2024
2023
2022
2021
2020
2019
2018
2017
На этой странице вы найдете задания второго занятия первого блока.
Содержание
- Задания 1-4 нужно подготовить к занятию 3.
Задание 1 (обязательное)
Построить модели структур A-, B- и Z-формы ДНК с помощью инструментов пакета 3DNA. Пакет 3DNA один из популярных пакетов программ для анализа и простейшего моделирования структур нуклеиновых кислот. Работает под операционной системой LINUX. Желающие могут почитать подробное описание пакета (в формате pdf).
С помощью программы Рutty, используя протокол ssh, подсоединитесь к серверу kodomo.cmm.msu.ru. Перейдите в директорию term3/block1/pr2.Введите следующие команды, что бы указать путь к 3DNA:
С помощью программы fiber пакета 3DNA постройте A-, B- и Z-форму дуплекса ДНК, последовательность одной из нитей которого представляет собой 5 раз повторенную последовательность "gatc" (можно другую последовательность из 4-х разных нуклеотидов!). Структуру дуплекса в А-форме сохраните в файле gatc-a.pdb, структуру дуплекса в В-форме в файле gatc-b.pdb, структуру дуплекса в Z-форме в файле gatc-z.pdb.
См. подсказки. Форма контроля: Html страница и итоговая контрольная.
Задание 2 (обязательное)
Средства JMol для работы со структурами нуклеиновых кислот.
Упр.1.
Научиться выделять разные атомы и химические группировки, используя предопределенные множества JMol.
В этом упражнении используйте файл А-формы, созданный в упр.1. Выделите цветом или способом отображения
- сахарофосфатный остов ДНК;
- все нуклеотиды;
- все аденины;
- атом N7 во всех гуанинах и/или только в первом по последовательности.
См. подсказки программы JMol. Форма контроля: Html страница и итоговая контрольная.
Упр.2.
Получить файлы PDB. В таблице заданы идентификаторы PDB. Найдите соответствующие документы на сайте PDB. Рассмотрите в окне "Images and Visualization" варианты структуры (асимметрическую единицу, варианты биологических единиц), выберите подходящую. Единственное обязательное условие должны быть представлены обе цепи ДНК!
Используйте кнопки левого меню для того, чтобы скопировать выбранный вариант файла в вашу рабочую директорию.
Упр.3.
Проверить заданные структуры ДНК и РНК на наличие разрывов.
Откройте полученные в упр.2. файлы PDB в JMol. Получите изображение только нуклеиновой кислоты в проволочной модели. Внимательно рассмотрите структуру, возможно, что в ней есть разрывы.
Такие разрывы могут возникать по разным причинам:
- структура действительно содержит несколько фрагментов;
- рентгеноструктурный анализ не позволил определить координаты части атомов;
- Вы ошиблись при определении множества атомов;
JMol требует более сложного способа определения множества атомов, чем Вы предполагали. Разберитесь!!
Сохраните координаты атомов только ДНК и РНК в отдельных файлах для дальнейшей работы.Форма контроля: Html страница и итоговая контрольная.
Задание 3 (обязательное)
Сравнение структур 3-х форм ДНК с помощью средств JMol.
Упр.1.
Научиться находить большие и малые бороздки. Откройте в JMol файл gatc-b.pdb, полученный при выполнении задания 1. Рассмотрите структуру и визуально определите большую и малую бороздку. Выберите заданное вам азотистое основание в любом удобном для вас месте структуры. Определите, какие атомы основания явно обращены в сторону большой бороздки, а какие в сторону малой.
С помощью ChemSketch получите изображение основания, выделите красным цветом атомы, смотрящие в сторону большой бороздки, синим в сторону малой. Посмотрите, как в файле PDB называются эти атомы, и приведите на этом же листе резюме следующего вида:
- В сторону большой бороздки обращены атомы с13.n4,....... (13 - номер выбранной позиции)
- В сторону малой бороздки обращены атомы ......."
- Остальные атомы основания........
- Посмотрите, куда обращены те же атомы в А- и Z-форме!
Упр.2.
- Сравнить основные спиральные параметры разных форм ДНК.
Откройте в JMol файлы, полученные при выполнении задания 1.Скопируйте в отчет следующую таблицу. Изучите структуры, полученные данные внесите в таблицу.
|
A-форма |
B-форма |
*Z-форма |
Тип спирали (правая или левая) |
|
|
|
Шаг спирали (Å) |
|
|
|
Число оснований на виток |
|
|
|
Ширина большой бороздки |
|
|
|
Ширина малой бороздки |
|
|
|
При заполнении двух нижних строк указывайте, от фосфата какого нуклеотида измерялась ширина бороздок.
Упр.3.
Сравнить торсионные углы в структурах А- и В-форм.
С помощью команды Settings->Torsion JMol измерьте торсионные углы выбранного в упр. 1 нуклеотида. Сравните значения углов в А- и В-форме, сравните со значениями, приведенными в презентации.Форма контроля итоговая контрольная и отчет.
Задание 4 (обязательное, * отмечены упражнения, результаты которых необходимо привести в отчёте)
- Определение параметров структур нуклеиновых кислот с помощью программ пакета 3DNA.
Внимание! Пакет 3DNA пока работает только со старым форматом PDB. Для перевода файлов в старый формат используйте программу remediator, установленную на kodomo.
- Синтаксис:
1 remediator --old ''XXXX.pdb'' > ''XXXX_old.pdb
Для анализа структур нуклеиновых кислот будем использовать программы find_pair и analyze. См. подсказки. .
Упр.1.
Научиться определять торсионные углы нуклеотидов.
- Сравнить значения торсионных углов в структурах А-, В- и Z-форм ДНК (файлы gatc-b.pdb, gatc-а.pdb, gatc-z.pdb, созданные при выполнении задания 3); определить, значения каких углов отличаются в наибольшей степени.
- Определить значения торсионных углов в заданной структуре тРНК; определить, на какую из форм больше всего похожа заданная структура.
- *Определить торсионные углы в заданной структуре ДНК и тРНК; с помощью Excel определить среднее значение каждого из торсионных углов (краевые нуклеотиды не рассматривать); определить номер самого "деформированного" нуклеотида (с наиболее отклоняющимся значением какого-либо из торсионных углов, а лучше сразу и нескольких углов).
Упр.2.
- Научиться определять структуру водородных связей.
- *Определить номера нуклеотидов, образующих стебли(stems) во вторичной структуре заданной тРНК.
- *Определить неканонические пары оснований в структуре тРНК.
- *Определить, есть дополнительные водородные связи в тРНК, стабилизирующие ее третичную структуру (для этого следует рассмотреть комплементарные пары, не имеющие отношения к стеблям).
Упр.3.*
Научиться находить возможные стекинг-взаимодействия.
Откройте файл ХХХХ.out с характеристикой структуры тРНК.
Найдите данные о величине площади "перекрывании" 2-х последовательных пар азотистых оснований. Для пар с наибольшими значениями получите стандартное изображение стекинг-взаимодействия. Полезно также
- сравнить изображения с максимальной и минимальной площадью перекрывания;
проверить взаимную ориентацию оснований с помощью JMol.