Практиум 3. Предсказание вторичной структуры заданной тРНК и анализ НК-белкового комплекса
ЗАДАНИЕ 1. ПРЕДСКАЗАНИЕ ВТОРИЧНОЙ СТРУКТУРЫ ЗАДАННОЙ тРНК
Для анализа использовалась структура тРНК с PDB ID 1I9V.
Возможные комплементарные участки в последовательности исследуемой тРНК были найдены с помощью программы einverted из пакета EMBOSS:
! einverted -sequence 1I9V.seq -gap 12 -threshold 10 -match 3 -mismatch -3 -outfile outfile -outseq seqout
Результат предсказания при помощи программы einverted представлен в файле outfile_1I9V.
Также вторичная структура была предсказана по алгоритму Зукера с помощью ViennaRNA, результат представлен на рис. 1.
Сравнение реальной и пресказанной структуры заданной тРНК 1I9V представлено в таблице 1. По алгоритму Зукера предсказание вторичной структуры получилось точнее по сравнению с пресказанием с помощью программы einverted.
Таблица 1. Реальная и предсказанная вторичная структура тРНК из файла 1I9V.pdb (выдачу программы find_pair см. в практикуме 2).
| Участок структуры | Позиции в структуре (по результатам find_pair ) | Результаты предсказания с помощью einverted | Результаты предсказания по алгоритму Зукера |
|---|---|---|---|
| Акцепторный стебель | 5' - 1-7 - 3' 3' - 72-66 - 5' |
- | 5' - 1-7 - 3' 3' - 72-66 - 5' |
| D-стебель | 5' - 10-13 - 3' 3' - 25-22 - 5' |
- | 5' - 10-13 - 3' 3' - 25-22 - 5' |
| T-стебель | 5' - 49-53 - 3' 3' - 65-61 - 5' |
5' - 49-53 - 3' 3' - 65-61 - 5' |
5' - 49-53 - 3' 3' - 65-61 - 5' |
| Антикодоновый стебель | 5' - 26-30 - 3' 3' - 44-40 - 5' |
5' - 27-31 - 3' 3' - 43-39 - 5' |
5' - 27-31 - 3' 3' - 43-39 - 5' |
| Общее число канонических пар нуклеотидов | 20 | 13 | 20 |
ЗАДАНИЕ 2. ПОИСК ДНК-БЕЛКОВЫХ КОНТАКТОВ В ЗАДАННОЙ СТРУКТУРЕ
Упражнение 1.
Для анализа использовался комплекс ДНК с белком с PDB ID 1MDM, рассматривалась цепь В белка.
С помощью PyMol (скрипт) были определены:
• множество атомов кислорода 2'-дезоксирибозы (set1);
• множество атомов кислорода в остатке фосфорной кислоты (set2);
• множество атомов азота в азотистых основаниях (set3).
Также был написан скрипт PyMol, который позволяет увидеть последовательное изображение всей структуры, затем только ДНК в проволочной модели, а также той же модели, но с выделенными шариками множеством атомов set1, затем set2 и set3.
Упражнение 2.
С помощью Pymol были проанализированы различные ДНК-белковые контакты в заданной структуре. Результаты указаны в таблице 2.
Таблица 2. Контакты разного типа в комплексе 1MDM.pdb
| Контакты атомов белка с | Полярные | Неполярные | Всего |
|---|---|---|---|
| остатками 2'-дезоксирибозы | 3 | 13 | 16 |
| остатками фосфорной кислоты | 9 | 6 | 15 |
| остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки | 4 | 11 | 15 |
| остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки | 0 | 1 | 1 |
Наиболее активно белок взаимодействует с ДНК за счёт неполярных контактов с атомами 2'-дезоксирибозы. Также много неполярных взаимодействий с остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки. Меньше всего взаимодействий с остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки.
Упражнение 3.
С помощью программы nucplot была получена схема ДНК-белковых контактов для заданной структуры.
Упражнение 4.
Из всех взаимодействующих аминокислотных остатков (цепи В белка) наибольшее число контактов с ДНК имеет тирозин в позиции 397 (Tyr397(B)), образуя 2 связи с фосфатной группой между 4 и 5 нуклеотидами цепи ДНК (рис. 2).
Я думаю, что важную роль во взаимодествии белка с ДНК играет аргинин в позиции 391 (Arg391(B)), так как он образует 2 связи с азотистым основанием (гуанином в позиции 7) (рис. 3).
