На главную

DNA forms

Упражнение 1

A-DNA

B-DNA

Z-DNA

Упражнение 2

Для тимина в А-форме

Для тимина в В-форме

Малая: [DT]7:A.C2, [DT]7:A.O2, [DT]7:A.N1

Образует водородную связь и не обращен ни в одну из бороздок:[DT]7:A.N3

Большая: [DT]7:A.C5, [DT]7:A.C7, [DT]7:A.C4, [DT]7:A.O4

Обращен в сторону сахарофосфатного остова: [DT]7:A.C6

Малая: [DT]19:B.C2, [DT]19:B.O2

Большая: [DT]19:B.C6, [DT]19:B.C5, [DT]19:B.C7, [DT]19:B.C4, [DT]19:B.O4

Образует N-гликозидную связь; приблизительно в одинаковой степени обращен в большую и малую бороздки: [DT]19:B.N1

Образует водородную связь и не обращен ни в одну из бороздок [DT]19:B.N3

	Z-форма сгенерированная	Z-форма экспериментальная	B-форма экспериментальная	A-форма экспериментальная
Тип спирали (правая или левая)	левая	левая	правая	правая
Шаг спирали (Ангстрем)	43,5	-	30,08	31,74
Число оснований на виток	12	-	10	11
Ширина большой бороздки, Ангстрем	16,8 [DC]30:B.P-[DC]10:A.P	15,72 [DC]9:B.P-[DC]3:A.P	17,77 [DT]8:A.P-[DG]14:B.P	11,04 [DG]5:B.P-[DC]4:A.P
Ширина малой бороздки, Ангстрем	7,2 [DG]11:A.P-[DG]33:B.P	8,19 [8MG]4:A.P-[DG]12:B.P	11,06 [DG]22:B.P-[DT]7:A.P	15,99 [DG]12:A.P-[DG]6:B.P

Упражнение 3

Часть 1

Средние значения торсионных углов для каждого из нуклеотидов в тРНК

	alpha	beta	gamma	delta	epsilon	zeta	chi
A	-54.89	22.67	17.35	93.48	-89.67	-69.55	-146.53
C	-43.15	94.64	47.58	84.96	-144.2	-73.01	-160.95
U	-45.39	131.66	72.83	79.9	-138.88	-80.88	-123.83
G	7.72	79.7	76.12	87.58	-134.74	-62.81	-81.69

Для сравнения при помощи Python были просуммированы и усреднены значения торсионных углов для каждого из нуклеотидов экспериментально определенных структур A,B,Z форм ДНК

Усредненные значения торсионных углов для А-формы

	alpha	beta	gamma	delta	epsilon	zeta	chi
A	22.7	-176.9	-49.0	102.25	-172.25	-44.2	-152.0
C	-69.03	26.52	41.46	82.02	-165.81	-70.54	-161.84
T	-70.65	164.35	67.05	84.4	-170.65	-69.3	-158.8
G	-7.79	84.54	25.19	85.73	-93.61	-66.14	-112.77

Усредненные значения торсионных углов для B-формы

	alpha	beta	gamma	delta	epsilon	zeta	chi
A	-57.5	-5.15	54.98	129.38	176.22	-94.78	-115.8
C	-48.66	32.94	69.46	120.63	-121.45	-101.1	-123.21
T	-58.17	86.83	57.9	109.85	175.38	-89.5	-126.2
G	-66.2	127.42	52.59	127.95	20.91	-14.99	-107.54

Усредненные значения торсионных углов для Z-формы

	alpha	beta	gamma	delta	epsilon	zeta	chi
C	4.63	8.48	55.42	141.78	-93.57	67.88	-158.82
G	72.92	-167.87	-57.37	100.48	-103.68	2.5	59.93

Модуль разницы между торсионными углами нуклеотидов в А форме ДНК и тРНК

	alpha	beta	gamma	delta	epsilon	zeta	chi
A	32.19	154.23	31.65	8.77	82.58	25.35	5.47
U	25.26	32.69	5.78	4.5	31.77	11.58	34.97
G	0.07	4.84	50.93	1.85	41.13	3.33	31.08
C	25.88	68.12	6.12	2.94	21.61	2.47	0.89

Модуль разницы между торсионными углами нуклеотидов в B форме ДНК и тРНК

	alpha	beta	gamma	delta	epsilon	zeta	chi
A	2.61	17.52	37.63	35.9	86.55	25.23	30.73
U	12.78	44.83	14.93	29.95	36.5	8.62	2.37
G	58.48	47.72	23.53	40.37	113.83	47.82	25.85
C	5.51	61.7	21.88	35.67	22.75	28.09	37.74

Модуль разницы между торсионными углами нуклеотидов в Z форме ДНК и тРНК

	alpha	beta	gamma	delta	epsilon	zeta	chi
G	65.2	88.17	18.75	12.9	31.06	60.31	21.76
C	38.52	86.16	7.84	56.82	50.63	5.13	2.13

*Торсионные углы урацила в РНК сравнивались с углами тимина в ДНК

Внимательно рассмотрев средние значения торсионных углов для разных форм ДНК и сравнив их с полученными значениями для тРНК можно заметить, что больше всего эти значения похожи на те, что были получены для А-формы ДНК

Ширина большой и малой бороздок тРНК полученных путем прямого измерения расстояния между атомами фосфора (программно)

num	base pair	Minor groove width (Angstrem)	Major groove width (Angstrem)
1	GG/CC	16,4	16,6
2	GU/AC	17,3	17,1
3	UA/UA	17,3	18,9
4	AC/GU	16,1	18,5
5	CG/CG	16,3	18
6	GA/UC	16,8	15,2
7	AG/CU	16,6	15,6
8	GG/CC	16,3	14,9
9	UC/GA	16,9	15,2
10	CC/GG	16,8	16,5
11	CG/CG	16,6	16,8
12	GG/CC	17,7	16,6
13	GC/AC	18,2	15,6
14	CG/CA	17	12,9
15	GC/GC	16,8	11,4
16	CC/GG	16,8	10,2
17	CA/AG	16,5	22,3
Average		16,85	16,02

Ширина большой и малой бороздок тРНК полученных при помощи пакета программ 3DNA с учетом направления сахарофосфатных остовов (P-P refined)

num	base pair	Minor groove width (Angstrem)	Major groove width (Angstrem)
1	GU/AC	15,7	14,7
2	UA/UA	15,8	18,3
3	AC/GU	14,7	18
4	CG/CG	15	17,5
5	GA/UC	15,5	11,7
6	AG/CU	14,9	12,7
7	CC/GG	15	11,3
8	CG/CG	15,2	11,6
9	GG/CC	14,7	12,3
10	GC/AC	14,1	13,4
11	CG/CA	14,3	11,6
12	GC/GC	15	9,8
13	CC/GG	15,2	8,2
Average		15,01	13,16

Оба способа измерения ширины малой и большой бороздки в тРНК (P-P и P-P refined) указывают на наличие более широкой малой бороздки ДНК, что свойственно только А-форме ДНК. Помимо схожести значений торсионных углов и ширины малой и большой бороздок на схожесть структур указывает и та часть выдачи программы которая разделяет динуклеотидные пары по схожести между их структурой и структурой одной из правозакученных форм ДНК (A-like, B-like, AT-like etc.). В моем случае все динуклеотидные пары, оказавшиеся похожими по структуре на одну из форм ДНК, оказались похожими именно на А-форму.

Часть 2

Координаты стеблей тРНК

координаты стебля	цвет на изображении	название плеча тРНК
[2-7]~[66-71]	фиолетовый	стебель акцепторного плеча
[49-53]~[61-65]	бирюзовый	стебель T плеча
[39-43]~[27-31]	зеленый	стебель антикодонового плеча
[10-12]~[23-25]	синий	стебель D плеча

Структура тРНК с окрашенными стеблями, стебли состоят только из WC пар оснований и G-U Wobble пар оснований, одинокую пару оснований G[19]-C[56], согласно источнику, можно не считать за стебель. Оранжевым окрашены изолированные пары оснований (среди которых присутствует пара G[19]-C[56]), принимающие участие в поддержании третичной структуры РНК, розовым покрашены неканонические пары оснований которые не являются изолированными.

Координаты неканонических пар

1	U[54]~A[58]
2	A[37]~U[33]
3	U[38]~U[32]
4	C[44]~A[26]
5	A[14]~A[21]
6	U[55]~G[18]
7	A[13]~A[45]
8	G[15]~C[48]

Далее представлены изображения неканонических пар неканоничность которых неочевидна без описания структуры связей между основаниями

Неканоническая Hoogsteen U[54]~A[58] связь

Неканоническая U[33]~A[37] связь

Reverse WC G[15]~C[48] неканоническая связь

Координаты пар стабилизирующих третичную структуру РНК (окрашены оранжевым)

1	U[55]~G[18]
2	A[13]~A[45]
3	G[15]~C[48]
4	G[19]~C[56]

По условию задания надо было рассмотреть пары оснований не имеющих отношения к стеблям. К этому условию подходят, помимо изолированных пар и WC пары G[19]~C[56], неканонические пары оснований связывающие сахарофосфатные остовы внутри разных функциональных плеч тРНК. Но так как эти пары оснований стабилизируют структуру самого плеча, а не его ориентацию в пространстве относительно других плеч, я считаю такие пары важными по большей части для поддержания вторичной структуры тРНК.

Часть 3

В качестве пары с лучшим перекрыванием была выбран динуклеотид GC/AC (G[43]~C[27];A[26]~C[44]).

Стандартное изображение стекинг взаимодействия для пары с хорошим перекрыванием

JMOL изображение этой же пары

В качестве пары с худшим перекрыванием была выбран динуклеотид UA/UG (U[54]~A[58];U[55]~G[18]).

Стандартное изображение стекинга для пары с плохим перкрыванием

Изображение стекинга в JMOL для пары с плохим перкрыванием

Очевидно, что основания пар с хорошим перекрыванием почти полностью находятся в параллельных плоскостях и друг под другом, в то время как плоскости, в которых находятся основания динуклеотидов с плохим перeкрыванием менее параллельны, а основания смещены относительно друг друга.