Вторичная структура tRNA. DNA-белковые комплексы

Предсказание вторичной структуры заданной tRNA

В этом задании нужно было сравнить выдачи программ einverted, RNAfold и ранее использованной find_pair для предсказания вторичной структуры RNA. Последовательность RNA для einverted была получена со страницы PDB и записана в файл 1f7u_trna.fasta. Для корректной обработки нуклеотид I был заменён на X, а название последовательности было удалено. Далее была исполнена следующая команда:
einverted 1f7u_trna.fasta -gap 0 -thr 1 -match 1 -mis -1 -outfile emboss_001.inv -outseq emboss_001.fasta
Затем была использована команда RNAfold,а также веб-сервис для визуализации:
export PATH=${PATH}:/home/preps/golovin/progs/bin cat 1f7u_trna.fasta | RNAfold --MEA -p > zuker.rna Полученные файлы можно посмотреть здесь:

В таблице 1 приведено сравнение результатов работы трёх программ.

Рис. 1. Сравнение алгоритмов предсказания структуры RNA.

Таблица 1. Параметры разных структур DNA

Участок структуры	Позиции в структуре (find_pair)	Результаты предсказания с помощью einverted	Результаты предсказания по алгоритму Зукера (RNAfold)
Акцепторный стебель	5'-901-907-3' 5'-966-972-3' Всего 7 пар, из них 5 канонических	5	5 пар и 1 лишняя
D-стебель	5'-910-913-3' 5'-922-925-3' 4 пары, из них 3 канонические	-	3 пары и 3 лишних
T-стебель	5'-949-953-3' 5'-961-965-3' 5 канонических пар	-	5
Антикодоновый стебель	5'-939-944-3' 5'-926-931-3' 6 пар, из них 4 канонические	4 и 1 лишняя	4 и 1 лишняя
Общее число канонических пар нуклеотидов	19	9	17

Поиск DNA-белковых контактов в заданной структуре

Для работы во втором задании мне был выдан pdb файл 1TRO. Но nucplot (см. далее) не работал, поэтому я выбрал другой белок - 1HW2. В начале нужно было вспомнить, как с помощью команды define JMol задавать множества атомов, затем:

определить множество атомов кислорода 2'-дезоксирибозы (set1);
определить множество атомов кислорода в остатке фосфорной кислоты (set2);
определить множество атомов азота в азотистых основаниях (set3);
создать скрипт-файл с определениями этих множеств;

После нужно было описать DNA-белковые контакты в заданной структуре и сравнить количество контактов разной природы. Для удобства договоримся считать полярными атомы кислорода и азота, а неполярными атомы углерода, фосфора и серы. Назовём полярным контактом ситуацию, в которой расстояние между полярным атомом белка и полярным атомом ДНК меньше 3.5Å. Аналогично, неполярным контактом будем считать пару неполярных атомов на расстоянии меньше 4.5Å. Результат представлен в скрипте 1. Далее нужно было создать скрипт, вызов которого в JMol даст последовательное изображение всей структуры, DNA в проволочной модели, той же модели, но с выделенными шариками множеством атомов set1, затем set2 и set3. Результат в скрипте 2. Для того, чтобы посчитать контакты был написан скрипт 3, а затем использована команда select, чтобы в выводе увидеть количество нужных атомов.

Посмотреть файлы можно здесь:

Результат представлен в таблице 2.

Таблица 2. DNA-белковые контакты

Контакты атомов белка с	Полярные	Неполярные	Всего
остатками 2'-дезоксирибозы	3	22	25
остатками фосфорной кислоты	6	5	11
остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки	1	1	2
остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки	5	10	15

Далее нужно было получить схему ДНК-белковых контактов. Для этого я перевёл его в старый формат записи и воспользовался nucplot:
remediator --old ''1hw2.pdb'' > ''1hw2_old.pdb'' nucplot 1hw2_old.pdb Полученное изображение я перевел в pdf и совместил в фото-редакторе. Результаты на рис. 2.

На полученной схеме нужно было выбрать и показать с помощью Jmol:

Аминокислотный остаток с наибольшим числом указанных на схеме контактов с ДНК - это His65 цепи A. На рисунке его легко найти, потому что он помечен звездочкой. Видно, что он образует связи с A16, G17 и фосфатной группой G8.
Аминокислотный остаток, по моему мнению, наиболее важный для распознавания последовательности ДНК. Я считаю, что это Arg35 цепи A, поскольку эта аминокислота в двух местах связывается с нуклеотидом, а судя по pdb-модели, делает это в районе большой бороздки, по которой и проходит молекулярное узнавание.

Сами контакты были визуализированны с помощью JMol.