Занятие 4. Исследование структуры тРНК




Исследование структуры тРНК

  1. Краткое описание структуры в файле 2dlc.pdb
  2. В файле приведены координаты атомов следующих молекул из SACCHAROMYCES CEREVISIAE: Молекула-1: цитоплазматическая тирозил-тРНК синтетаза, молекула-2: Т-РНК (76-MER)..
    Для исследования была выбрана цепь Y, представляющая тРНК (76-MER) со следующей последовательностью:

    [501] 5' - CUCUCGGUAGCCAAGUUGGGAAGGCGCAAGACUGUAAAUCUUGAGGUCGGGCGUUCGACUCGCCCCCGGGAGACCA - 3' [576],

    где 501 и 576 - номера первого и последнего нуклеотида.
    Следует отметить, что в последовательности на 3'-конце находится триплет CCA, к которому присоединяется аминокислота, с координатами атомов 4110-4172

  3. Исследование вторичной структуры
  4. С помощью программы find_pair пакета 3DNA были определены возможные водородные связи между азотистыми основаниями ссылка на выходной файл .
    В соответствии с полученными данными
    акцепторный стебель состоит из участка 501-507 и комплементарного ему участка 566-572.
    Т-стебель.........................................549-553 и комплементарного ему участка 561-565
    D-стебель........................................510-513 и комплементарного ему участка 522-525
    антикодоновый стебель..............542-544 и комплементарного ему участка 526-528

    Скрипт для получения в RasMol изображения остова исследуемой тРНК
    (акцепторный стебель выделен красным, Т-стебель - зеленым, D-стебель - синим, антикодоновый - оранжевым).
    Рис.1. Вторичная структура тРНК (76-MER) из SACCHAROMYCES CEREVISIAE Скрипт для получения изображения
    zap
    load 1dlc.pdb
    restrict none
    background white
    restrict backbone
    backbone 70
    select backbone
    color black
    select 501-507:Y, 566-572:Y
    color red
    select 549-553:Y, 561-565:Y
    color green
    select 510-513:Y, 522-525:Y
    color blue
    select 542-544:Y, 526-528:Y
    color orange
    {select 531-534:Y
    color cyan
    wireframe 70
    cpk 100
    *антикодон AUG в антикодоновой петле}

    Структуру стеблевых дуплексов поддерживают _20_ канонических и _4_ неканонических пар оснований.
    Из неканонических пар на рисунке представлена пара U504-G569


    Следует также отметить
    а)наличие вариабельной петли: 545..548;
    b)отсутствие остатка тимидина в Т-петле, дигидроуридинов в D-петле

  5. Исследование третичной структуры
  6. 1. Cтекинг-взаимодействие между основаниями конца акцепторно стебля G507/C566 и начала Т-стебля G549/C565: 2.98, a между антикодоновым и D-стеблем: 1.03, поэтому изображение было получено для первого взаимодействия:

    2. Дополнительные водородные связи между основаниями D- и Т-петель: одна неканоническая пара PSU555-G518, и одна каноническая пара G519-C556, последняя из них представлена на картинке

  7. Предсказание вторичной структуры тРНК
  8. С помощью программы einverted были найдены инвертированные участки, начиная с установки значения 15 для параметра "Minimum score threshold", при котором нашлись 5 пар нуклеотидов в Т-стебле и 5 пар в антикодоновом стебле, остальные параметры не менялись. При уменьшении значения этого параметра вплоть до 1-го находились только те же 5 пар в Т-стебле.

    Реальная и предсказанная вторичная структура тРНК из файла 2dlc.pdb

    Участок структуры Позиции в структуре (по результатам find_pair) Результаты предсказания с помощью einverted Результаты предсказания по алгоритму Зукера
    Акцепторный стебель 5' -501-507- 3'
    5' -566-572- 3'
    Всего 7 пар
    Не предсказано ни одной пары 5' -501-507- 3'
    5' -566-572- 3'
    Всего 7 пар
    D-стебель 5' -510-513- 3'
    5' -522-525- 3'
    Всего 4 пары
    Не предсказано ни одной пары 5' -510-512- 3'
    5' -523-525- 3'
    Всего 3 пары
    T-стебель 5' -549-553- 3'
    5' -561-565- 3'
    Всего 5 пар
    5' -549-553- 3'
    5' -561-565- 3'
    Всего 5 пар
    5' -549-553- 3'
    5' -561-565- 3'
    Всего 5 пар
    Антикодоновый стебель 5' -542-544- 3'
    5' -526-528- 3'
    Всего 3 пары
    5' -527-531- 3'
    5' -539-543- 3'
    Всего 5 пар
    5' -527-531- 3'
    5' -539-543- 3'
    Всего 5 пар
    Общее число канонических пар нуклеотидов 20 10 19

    С помощью программы mfold (online-версии) из пакета EMBOSS, которая реализует алгоритм Зукера было найдено предсказание, наиболее близкое к реальной структуре, при установке параметра Р, равного 15% (единственный параметр, который был изменён). При этом значении было получено 5 вариантов предсказания, из которых самое близкое было 4-ым. При значениях Р<15 находились два предсказания, а при Р>15 количество находок увеличивалось, когда Р=35 поиск был преостановлен, так как результат был слишком большой и уже не выводился на экран.


    Изображение лучшего предсказания


©Андреянова Екатерина