Формы ДНК. Структура тРНК

Упр.1

  • В сторону большой бороздки обращены атомы T11.o4, T11.c4, T11.C5, T11.c5m
  • В сторону малой бороздки обращены атомы T11.o2, T11.c2, T11.N1
  • Атомы T11.n3, T.11.c6 кажется обращены ни к одной из бороздок.

    Упр.2. Спиральные параметры разных форм ДНК


    A-форма B-форма *Z-форма

    Тип спирали (правая или левая)

    Правая

    Правая

    Левая

    Шаг спирали (A)

    28.03

    33.75

    43.5

    Число оснований на виток

    11

    10

    12

    Ширина большой бороздки

    16,81[T31B.P-C12A.P]

    17.21 [T11A.P-C27B.P]

    9.86 [C16B.P-G9A.P]

    Ширина малой бороздки

    7,98[T31B.P-C4A.P]

    11.69[T.11A.P-A34B.P]

    15.17[C16B.P-G5A.P]

    Упр.3. Сравнение торсионных углов в структурах А- и В-форм.

    Торсионные углы для тимина.
      alpha beta gamma delta epsilon zeta chi
    А-ДНК 64.11 174.79 41.72 79.08 -147.87 -108.23 85.22
    В-ДНК 85.87 136.38 31.10 143.42 -140.77 -160.52 -34.35

    Некоторые значения углов не соответствуют таблице в презентации. Возможно это связано с тем, что я меряла из для тимина или же это погрешность анализа.

    Исследование структуры тРНК

    1.Краткое описание структуры в файле 1G59_old.pdb

    В файле приведены координаты атомов следующих молекул:
  • Глутамил-тРНК-синтетазный комплекс (цепи A,C),
  • тРНК (GLU) (цепи B,D) Комплекс выделен из Thermus Thermophilus.
    Для исследования была выбрана цепь B, представляющая глутамил-тРНК со следующей последовательностью:

    [1] 5'-GGCCССAUCGUCUAGCGGUUAGGACGCGGCCCUCUCAAGGCCGAAACGGGGGUUCGAUCCCCCUGGGGUCACCA-3' [76],

    где 1 и 76 - номера первого и последнего нуклеотида.
    В последовательности на 3'-конце представлен триплет CCA, к которому присоединяется аминокислота. Приведены координаты его атомов.

    • 2.Исследование вторичной структуры

    С помощью программы find_pair пакета 3DNA были определены возможные водородные связи между азотистыми основаниями (1G59_old.out). В соответствии с полученными данными:
  • акцепторный стебель состоит из 5'-концевого участка 1-7 и комплементарного ему 3'-концевого участка 66-72;
  • Т-стебель из 49-53 и 61-65 соответственно;
  • D-стебель из 10-12 и 23-25 соответственно
  • антикодоновый стебель из 38-44 и комплементарного ему 26-32 участка.

    Рис.1. Вторичная структура Глутамил-тРНК из Thermus Thermophilus Скрипт для получения изображения
    background white
    restrict RNA
    wireframe off
    color black
    backbone 100
    select (501-507, 566-572) and RNA
    color red
    select (549-553, 561-565) and RNA
    color green
    select (510-512, 523-525) and RNA
    color cyan
    select (538-544, 526-532) and RNA
    color yellow
    select (534, 535, 536) and RNA
    backbone off
    wireframe 100
    cpk 150
    color cpk
    restrict *:B


    Даный скрипт служит для получения в RasMol изображения остова исследуемой тРНК, где акцепторный стебель выделен красным, Т-стебель - зеленым, D-стебель - голубым, антикодоновый - желтым. В шарнирной модели представлен антикодон (СUC)к глутамату.

    Структуру стеблевых дуплексов поддерживают 19 канонических и 3 неканонических пар оснований.

    Неканоническая пара - G-U (2-й и 71-й нуклеотиды)


    Замечания:
  • вариабельная петля отсутствует;
  • тимидин в Т-петле отсутствует;
  • дигидроуридинов в D-петле нет.

    3.Исследование третичной структуры

    A)
    1. Программа analyze показала предполагаемые стекинг-взаимодействия между парами оснований, связанных водородными связями. Всего 28 возможных стекинг-взаимодействий (28 пар оснований). Из них было выбрано возможное взаимодействие между G7-G49 и C66-U65 нуклеотидами:.

    Из изображения видно, что нуклеотиды слабо перекрываются. Числовые данные это подтверждают: площадь перекрывания равна 3.57 квадратных ангстрем. Данное значение относительно невелико (в сравнении с другими возможными стекинг-взаимодействиями). Следовательно, вероятность реального существования этого стекинг-взаимодействия является низкой. Рассмотрим то же возможное стекинг-взаимодействие в RasMol:


    По этому изображению, становится ясно, что перекрываются только два нуклеотида и площадь их перекрывания очень мала.
    Дополнительные водородные связи между основаниями D- и Т-петель.
    Исходя из представленной выше информации относительно аминокислотных остатков, образующих D- и Т-стебли, разумно утверждать, что
  • в D-петлю входят uа 54-58 и ug 55-17,
  • а в Т-петлю 13-22.
    Пользуясь выдачей программы analyze, можно утверждать, что существует два таких взаимодействия: 55U-17G (неканоническое), 18G-56C (каноническое).

  • Предсказание вторичной структуры тРНК


    • Участок структуры

    Позиции в структуре (по результатам find_pair)

    Результаты предсказания
    с помощью einverted

    Результаты предсказания по алгоритму Зукера

    Акцепторный стебель


    5' 1-7 3'
    5' 66-72 3'
    Всего 7 пар


    предсказано 8 пар, из которых 7 реальных

    предсказано 7 пар

    D-стебель

    5' 10-12 3'
    5' 23-25 3'
    Всего 3 пары

    Нет предсказаний

    Предсказано 4 пары, включающие 3 верных

    T-стебель

    5' 49-53 3'
    5' 61-65 3'
    Всего 5 пар

    Нет предсказаний

    Предсказаны все 5 пар

    Антикодоновый стебель

    5' 38 - 44 3'
    5' 26-32 3'
    Всего 7 пар

    Предсказано 4 из 7 реальных

    Предсказано 9 пар, включающих в себя 5 верных

    Общее число канонических пар нуклеотидов

    22

    11

    20

    Предсказание EINVERTED

    Minimum score threshold=20, так как при больших значениях ничего не было найдено, а при меньших результаты не менялись. Для обнаружения антикодонового стебля пришлось опустить gap penalty=o.
    Интересно, что программа автоматически заменяет урацил на тимин в последовательности. Заметно также, что предсказание взаимодействий ведётся в предположении, что цепь может перегибаться только в одном месте, ближе к середине. Следовательно, хорошо отыскивается акцепторный стебель и чуть хуже антикодоновый, тогда как отыскать D- или Т-стебель, наверное, невозможно. Это и подтверждается результатами.

    Предсказание MFOLD

    Если запустить программу со входным параметром Р, равным 0 (параметр показывает, на сколько процентов то, что выдаст программа, может отличаться по энергии от оптимального варианта), то появятся 3 стебля (или чего-то напоминающего стебль). Эти же 3 стебля программа предлагала и при всех остальных параметрах. Чем выше значение параметра, тем больше структур предлагает программа. Я остановилась при Р=15. Наибольшая проблема была связана с D-стеблем: меньше всего на оригинал была похожа выданная конфигурация. Еще при Р=0 все стебли были обнаружены, кроме D. Поэтому следующий рисунок был получен при P=5, когда появился D-стебель. Необходимо учитывать, что нумерация остатков несколько отличается (в последовательности 74 остатка, тогда как в файле pdb их 76, 17-й, 47-й отсутствуют).