Учебный сайт Смирновой Виктории

Главная Проекты Семестры


Исследование структуры тРНК.


  1. Краткое описание структуры в файле 1H3E.PDB

    2. С сайта PDB я скачала файл 1H3E.PDB,в котором приведены координаты атомов следующих молекул: Для исследования была выбрана единственная цепь B, представляющая Tyr(GUA)тРНК со следующей последовательностью:
    	5'  1 GGGCAGGUUC CCG  A  GCG  GCC AAAGGGGACG GUCUGPSUAAAA CCGUUGGCGU
	   51 AUGCCUUCGC UGG5MUPSUCGMADAU CCAGCCCUGC CCACC  A [86] (76)* 3'
   PSU   U  PSEUDOURIDINE-5'-MONOPHOSPHATE                     
   5MU   T  RIBOSYLTHYMINE-5'-MONOPHOSPHATE                                         
   MAD   A  6-HYDRO-1-METHYLADENOSINE-5'-MONOPHOSPHATE
    *В квадратных скобках указан порядковый номер последнего нуклеотида, в круглых - номер по единой нумерации нуклеотидов клеверного листа тРНК (есть группы нуклеотидов, отсутствующие во многих тРНК, нуклеотидам одной такой группы присвоен один номер с разными индексами).
    На 3'-конце в последовательности есть триплет CCA, к которому присоединяется аминокислота, но в файле не приведены координаты атомов этих нуклеотидов.

  2. Исследование вторичной структуры

    3. С помощью программы find_pair пакета 3DNA были определены возможные водородные связи между азотистыми основаниями ( выходной файл программы). В соответствии с полученными данными:
    Был написан скрипт для создания в RasMol изображения остова исследуемой тРНК, где акцепторный стебель выделен красным, Т-стебель - зеленым, D-стебель - синим, антикодоновый - оранжевым; антикодон (G34, PSU35, A36) представлен в шарнирной модели и выделен желтым:

    Рис.1. Вторичная структура Tyr(GUA)тРНК.     		Скрипт для получения изображения: 
       restrict none
   background white
   select nucleic
   backbone 80
   color grey
   select 66-72, 1-7
   color red
   select 49-53, 61-65
   color green
   select 10-12, 23-25
   color blue
   select 26-31, 39-44
   color orange
   select 34-36 and nucleic
   wireframe 90
   cpk 150
color yellowtint

    Структуру стеблевых дуплексов поддерживают 20 канонических и 1 неканоническая пара оснований G26-U44:


    Другие особенности:
    а)наличие вариабельной петли (нуклеотиды 47A-47I);
    б)отсутствие остатка тимидина в Т-петле (но есть 5-метилуридин, отличающийся от тимидина сахаром (5MU54));
    в)отсутствие дигидроуридинов в D-петле;

  3. Исследование третичной структуры

    4. 1.В том же файле 1H3E_old1.out можно найти данные о величине площади "перекрывания" 2-х последовательных пар азотистых оснований, а в stacking.pdb - координаты взаимодействующих оснований.
    Большинство стекинг-взаимодействий - между соседними парами одного стебля, например G3-C70/C4-G69 акцепторного стебля:

    Взаимодествие между основаниями акцепторного (G7-C65) и T-стебля (C66-G49):

    Интересны взаимодействия между петлями - например, V и D (правда, очень слабое, причем пары - между основаниями разных цепей (U47H-A20B/U47I-A21):

    Одно из самых сильных перекрываний (внутри D-петли, G53-5MU54/C61-A58):


    2. Кроме стекинг-взаимодействий тритичную структуру стабилизируют так же дополнительные водородные связи, например, найдена одна такая связь между D- и Т-петлями (G19-C56):

    Другие дополнительные водородные связи: PSU55-G18 (T петля-D петля), U47H-A20B (V-D петли), C48-G15(V-T петли), U8-A14 и U9-G13 (основание акцепторного стебел-D-петля).

  4. Предсказание вторичной структуры тРНК

    5. Программа mfold из пакета EMBOSS реализует алгоритм Зукера. Для получения предсказания, наиболее близкого к реальной структуре, перебирались параметры P (указывает, на сколько процентов выдаваемое предсказание структуры может отличаться по своей вычисленной энергии от оптимального). С шагом в 5% я дошла до P=50%, но ни один из полученных 25 файлов не содержал верной вторичной структуры. Были получены самые разнообразные картинки:






    но даже внешне они не напоминали мою молекулу - 4 стебля + V-петля, которая должна выглядеть примерно так:

    Совпадают разве что 4-6 пар в акцепторном стебле, возможно, еще какие-то, но скорее случайно, и эти совпадения сложно проследить из-за различной нумерации.

    Программа einverted из пакета EMBOSS позволяет найти инвертированные участки в нуклеотидных последовательностях. С помощью нее был проведен поиск возможных комплементарных участков в последовательности исследуемой тРНК. При стандартных параметрах программа не смогла найти таких участков. Только при снижении порога минимального значения (minimum score threshold = 5) программа смогла построить акцепторный стебель, но больше никаких пар она найти не смогла. (выходной файл программы).

    Реальная и предсказанная вторичная структура тРНК из файла 1H3E.pdb

    Участок структуры
    (расшифровку названий см. на рис. 2 в статье О.О.Фаворовой)     		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    		 7 6
    D-стебель 5' 10-12 3'
    5' 23-25 3'
    Всего 3 пары    		 0 0
    T-стебель  5' 49-53 3'
    5' 61-65 3'
    Всего 5 пар    		 0 0
    Антикодоновый стебель 5' 26-31 3'
    5' 39-44 3'
    Всего 6 пар    		 0 0
    Общее число канонических пар нуклеотидов 21 7 6
    Таким образом, в моем случае ни одна из программ, кроме find_pairs не смогла предсказать структуру тРНК. Возможно это связано с наличием довольно-таки большой V-петли...
© Smirnova Victoriya, 2009