Учебный сайт Лидии Гаркуль

A-, В- и Z-формы ДНК. Структура РНК.

Задание 1. Получение моделей структур ДНК.

В данном задании были получены A- B- и Z-формы ДНК структур с помощью инструментов пакета 3DNA. В командную строку вводилось следующее: 

lidia@kodomo:~/term3/block1/pr2$ fiber -seg=GATCGATCGATCGATCGATC -a gatc-a.pdb
Structure #1; Twist: 32.7 (degrees); Rise: 2.548 (Angstrom)

lidia@kodomo:~/term3/block1/pr2$ fiber -seg=GATCGATCGATCGATCGATC -b gatc-b.pdb
Structure #4; Twist: 36.0 (degrees); Rise: 3.375 (Angstrom)

lidia@kodomo:~/term3/block1/pr2$ fiber -seg=GATCGATCGATCGATCGATC -z gatc-z.pdb
Structure #15; Twist: -60.0 (degrees); Rise: 7.250 (Angstrom)
Repeating unit: GC:GC
Number of repeats (Dft: 10): 10
Полученные файлы можно найти тут: gatc-a.pdb, gatc-b.pdb, gatc-z.pdb.

Задание 2. Сравнение сгенерированной структуры с экспериментальной.

В экспериментальной структуре A-формы ДНК (3v9d) был выбран один из гуанинов - одиннадцатый гуанин в цепи А ([DG]11:A). Для его атомов была определена принадлежность к одной из бороздок:

На рисунке 1 показано расположение выбранного гуанина в цепи. На рисунке 2 с помощью структурных формул из MarvinSketch показано распределение атомов по бороздкам.

guanine
Рис. 1. Фрагмент двуцепочечной ДНК с выбранным основанием - гуанином.
guanine_mrv
Рис. 2. Гуанин. Красным цветом обозначены атомы, обращенные в большую бороздку, синим - в малую.

Для сгенерированной структуры были определены данные из таблицы 1.

Таблица. 1. Информация о спиралях.
A-форма B-форма Z-форма
Тип спирали Правая Правая Левая
Шаг спирали (Å) 28.03 33.75 43.5
Число оснований на виток 11 10 12
Ширина большой бороздки 16.81 ([DA]6:A.P - [DG]37:B.P) 17.21 ([DA]30:B.P - [DC]8:A.P) 18.3 ([DC]28:B.P - [DC]10:A.P)
Ширина малой бороздки 7.98 ([DG]29:B.P - [DA]6:A.P) 11.34 ([DT]7:A.P - [DA]38:B.P) 8.68 ([DG]11:A.P - [DG]35:B.P)

Задание 3. Анализ структуры тРНК.

Пакет 3DNA работает со старыми форматами pbd-файлов. Поэтому изначально заданная стуктура тРНК (1n77 pdb-код) была переведена в нужный формат командой: 

remediator --old 1n77.pdb > 1n77_old.pdb

После была введена команда: 

find_pair -t 1n77_old.pdb stdout | analyze
Из полученных фалов для дальнейшего исследования был выбран 1n77_old.out. Из него были взяты значения торсионных углов и с помощью Excel были найдены их средние значения. Они представены в таблице 2.

Таблица. 2. Средние значения углов.
α β γ δ ε ζ ξ
-38,68 75,74 54,64 85,22 -129,68 -52,72 -141,47

Полученные средние значения были сравнены с данными о торсионных углах A- и B-форм ДНК из презентации. Получилось, что данная структура тРНК больше схожа c A-формой ДНК.

Далее рассмотрим часть (приведена ниже) файла, которая описывает водородные связи. Красным цветом обозначены стебли, синим неканонические пары, оставшимся цветом обозначаются дополнительные водородные связи в тРНК, стабилизирующие ее третичную структуру.

            Strand I                    Strand II          Helix
                1   (0.004) ....>C:.501_:[..G]G-----C[..C]:.572_:C<.... (0.006)     |
                2   (0.005) ....>C:.502_:[..G]G-*---U[..U]:.571_:C<.... (0.008)     |
                3   (0.004) ....>C:.503_:[..C]C-----G[..G]:.570_:C<.... (0.004)     |
                4   (0.004) ....>C:.504_:[..C]C-----G[..G]:.569_:C<.... (0.006)     |
                5   (0.004) ....>C:.505_:[..C]C-----G[..G]:.568_:C<.... (0.007)     |
                6   (0.006) ....>C:.506_:[..C]C-----G[..G]:.567_:C<.... (0.006)     |
                7   (0.005) ....>C:.507_:[..A]A-----U[..U]:.566_:C<.... (0.007)     |
                8   (0.004) ....>C:.549_:[..G]G-----C[..C]:.565_:C<.... (0.002)     |
                9   (0.002) ....>C:.550_:[..G]G-----C[..C]:.564_:C<.... (0.004)     |
               10   (0.003) ....>C:.551_:[..G]G-----C[..C]:.563_:C<.... (0.006)     |
               11   (0.003) ....>C:.552_:[..G]G-----C[..C]:.562_:C<.... (0.003)     |
               12   (0.003) ....>C:.553_:[..G]G-----C[..C]:.561_:C<.... (0.002)     |
               13   (0.002) ....>C:.554_:[..U]U-**--A[..A]:.558_:C<.... (0.010)     |
               14   (0.005) ....>C:.555_:[..U]U-**+-G[..G]:.518_:C<.... (0.003)     x
               15   (0.006) ....>C:.538_:[..A]A-**--C[..C]:.532_:C<.... (0.001)     |
               16   (0.004) ....>C:.539_:[..G]G-----C[..C]:.531_:C<.... (0.002)     |
               17   (0.006) ....>C:.540_:[..G]G-----C[..C]:.530_:C<.... (0.004)     |
               18   (0.003) ....>C:.541_:[..C]C-----G[..G]:.529_:C<.... (0.008)     |
               19   (0.003) ....>C:.542_:[..C]C-----G[..G]:.528_:C<.... (0.007)     |
               20   (0.004) ....>C:.543_:[..G]G-----C[..C]:.527_:C<.... (0.002)     |
               21   (0.007) ....>C:.544_:[..A]A-**--G[..G]:.526_:C<.... (0.008)     |
               22   (0.008) ....>C:.510_:[..G]G-----C[..C]:.525_:C<.... (0.006)     |
               23   (0.003) ....>C:.511_:[..U]U-----A[..A]:.524_:C<.... (0.005)     |
               24   (0.003) ....>C:.512_:[..C]C-----G[..G]:.523_:C<.... (0.004)     |
               25   (0.007) ....>C:.513_:[..U]U-*---G[..G]:.522_:C<.... (0.009)     |
               26   (0.004) ....>C:.508_:[..U]U-**--A[..A]:.546_:C<.... (0.004)     |
               27   (0.010) ....>C:.514_:[..A]A-**--A[..A]:.521_:C<.... (0.007)     |
               28   (0.024) ....>C:.515_:[..G]G-**+-C[..C]:.548_:C<.... (0.013)     x
               29   (0.005) ....>C:.519_:[..G]G-----C[..C]:.556_:C<.... (0.002)     +
               30   (0.011) ....>D:.501_:[..G]G-----C[..C]:.572_:D<.... (0.008)     |
               31   (0.009) ....>D:.502_:[..G]G-*---U[..U]:.571_:D<.... (0.005)     |

Координаты стеблей: 503..507 - 570..566; 549..553 - 565..561; 539..543 - 531..527; 510..512 - 525..523.