Химическое строение нуклеиновых кислот

A- и В- формы ДНК. Структура РНК

Для начала я построила модели структур A-, B- и Z-формы ДНК с помощью инструментов пакета 3DNA для последовательности "gatc", повторенной 5 раз (для Z-формы я для удобства брала 6 раз).

Рис 1. A-форма.

Изображение на рис. 1 получено с помощью Jmol. Полезные команды, которые я использовала для выполнения задания:

select backbone - выделение сахарофосфатного остова

select [?]* - выделение всех нуклеотидов

select [A]* - выделение всех аденинов

select [G]*.N7 - выделение атомов N7 во всех гуанинах

Ниже представлены структуры ДНК и РНК, выданные мне в таблице. Разрывов нет. Длина ДНК 14 пар нуклеотидов, длина РНК - 75 нуклеотидов.

Рис 2. Структура ДНК.

Рис 3. Структура РНК.

Далее изучение бороздок.

Рис 4. Бороздки.

На рис. 4 изображены большая и малая борозбы. Более крупно изображен тимин, на примере которого мне надо описать, какие атомы смотрят в сторону малой бороздки, а какие - в сторону большой бороздки:
Малая бороздки: N1, C2, O2
Большая бороздки: С4, С5, С6, С5М, О4
Остальные атомы: N3

Для сравнения разных форм ДНК небольшая таблица:

**Таблица 1. Сравнение форм ДНК.**
	А-форма	B-форма	Z-форма
тип спирали	правая	правая	левая
Шаг спирали, Å	28,03	33,75	43,50
Число оснований на виток	11	10	12
Ширина большой бороздки, нм	1,681 (от g9:a.p до a34:b.p)	1,721 (от t7:a.p до t31:b.p)	1,517 (от g11:a.p до c30:b.p)
Ширина малой бороздки, нм	0,798 (от g9:a.p до a26:b.p)	1,169 (от t31:b.p до a14:a.p)	0,720 (от g11:a.p до g33:b.p)

Рис 5. А-форма.

Рис 6. B-форма.

Рис 7. Z-форма.

Далее измерение торсионных углов.

**Таблица 1. Торсионные углы.**
	α	β	γ	δ	ε	ζ	χ
А-форма (измеренные)	-51.7	174.8	41.7	79.1	-147.8	-75.1	-157.2
А-форма (из презентации)	62	173	52	178	88	-50	-160
В-форма (измеренные)	-29.9	136.3	31.2	143.3	-140.8	-160.5	-98.0
В-форма (из презентации)	63	171	54	123	155	-90	-117

Рис 8. Пример измерения торсионных углов (А-форма).

Затем предлагалось изучить торсионные углы для выданных ДНК и тРНК. Я привела в таблицах значения только для одной цепи в каждом случае. Таблица для тРНК, Таблица для ДНК. Желтым цветом отмечены наиболее отличающиеся углы. В случае тРНК наиболее неправильно изогнутым нуклеотидом явно является 6й аденин, в случае ДНК - 7й гуанин.

Далее было предложено изучить водородные связи тРНК. Ниже преведена таблица со всеми связями. По ней видно, что со стеблями все хорошо, (акцепторный чуть длиннее, чем должен быть). Кроме стеблей еще есть дополнительные водородные связи, стабилизирующие ее третичную структуру (неподписанные на таблице). Там же видны неканонические пары или канонические с неканоническими водородными связями (помеченные *,+,-). Подробнее:
Акцепторный стебель: 5'-2-7-3' ; 5'-66-71-3'
T-стебель: 5'-49-53-3' ; 5'-61-65-3'
D-стебель: 5'-10-12-3' ; 5'-23-25-3'
Антикодоновый стебель: 5'-37-44-3' ; 5'-26-33-3'
Неканонические пары: 55--18 ; 38--32 ; 44--26 ; 13--45 ; 14--21
3D структура: 55--18 ; 13--45 ; 15--48 ; 19--56

Рис 9. Водородные связи тРНК.

И последнее - стекинг-взаимодействия. На рисунке 10 - скрин таблицы наложений нуклеотидов для тРНК. Я выбрала выделенную пару (наибольшая сумма). Далее командами из подсказок я получила изображение на рисунке 11.

Рис 10. Таблица наложений нуклеотидов.

Рис 11. Стекинг-взаимодействие GC/AC.