Построение различных форм ДНК
С помощью программы fiber пакета 3DNA были построены A-, B- и Z-формы дуплекса ДНК, последовательность одной из нитей которого представляет собой 5 раз повторенную последовательность "gatc" и сохранены в файлах gatc-a.pdb, gatc-b.pdb и gatc-z.pdb соответственно. Чтобы скачать файлы, нажмите на соответствующие названия.
Работа со структурами нуклеиновых кислот
В данном задании мы использовали средства Jmol для раты со структурами РНК и ДНК. На Рис.1-4 изображен
фрагмент ДНК А-формы, полученный в предыдущем задании. На первых двух рисунках можно увидеть, что сахарофосфатный остов выделен белым цветом, а
нуклеотиды - голубым. На третьем и четвертом красным цветом выделен атом N7 в первом по последовательности гуанине, а ораньжевым - все аденины.
Рис.1. Фрагмент ДНК А-формы
Рис.2. Фрагмент ДНК А-формы
Рис.3. Фрагмент ДНК А-формы
Рис.4. Фрагмент ДНК А-формы
Далее были получены PDB-файлы с последовательностью ДНК (1MDM.pdb) и тРНК (1I9V.pdb).
Чтобы скачать их, кликните по их названиям в скобочках. С помощью средств Jmol данные последовательности необходимо было проверить на
наличие разрывов, что и было сделанно (разрывов не обнаруженно). См Рис.5-6 (ДНК) и Рис.7-8 (тРНК).
Рис.5. 1MDM - ДНК А-формы
Рис.6. 1MDM - ДНК А-формы
Рис.7. 1I9V - тРНК
Рис.8. 1I9V - тРНК
Для последующих заданий нам были нужны файл с сохраненными координатами атомов только ДНК и РНК по отдельности ( в скачанных
файлах содержалась также информация для посторонних лигандов, белков и т.д.). Чтобы скачать их, нажмине на словаДНК или РНК в прошлом предложении соответственно.
Сравнение структур ДНК трех различных форм
На Рис.9 можно увидеть молекулу ДНК В-формы, на которой показаны малая и большая бороздки. Красным цветом выделены тимины, располо
жение которых относительно бороздок нужно рассмотреть.
Рис.9. ДНК В-формы
На следующем рисунке можно увидеть, что атомы N3, С2, С1 и О2 направленны в сторону малой бороздки, а остальные - в
сторону большой бороздки.
Рис.10. Положение Тимина
На Рис.11, полученном с помощью программы ChemScetch,красным показаны атомы, направленные в сторону большой бороздки,
а остальные - синим цветом. Для А-формы ДНК расположение аналогично. В образовании Z-формы Тимин вообще не принимает
участия.
Рис.11. Тимин.
Далее требовалось сравнить параметры ДНК разных форм. Вся информация находится в Таблице ниже. Также иллю
страции измерений для ДНК В-формы приведены на рисунках 12(длина витка), 13 (ширина больной бороздки) и 14 (ширина ма
лой бороздки). Красным цветом выделены атомы Фосфора, зеленым - атомы гуанозинов.
| A-форма | B-форма | *Z-форма | |
| Тип спирали (правая или левая) | Правая | Правая | Левая |
| Шаг спирали (nm) | 2.803 | 3.375 | 4.35 |
| Число оснований на виток | 11 | 10 | 12 |
| Ширина большой бороздки (nm, от гуанина) | 1.697 | 1.721 | 0.720 |
| Ширина малой бороздки (nm, от гуанина) | 0.798 | 1.32 | 0.987 |
Рис.12.
Рис.13.
Рис.14.
Измерение торсионных углов ДНК в А и В форме, а также сравнение со значениями из презентации - см. таблицу ниже. На рисунке 15 показаны измерения некоторых углов для ДНК А-формы. Измерения проведены на тимине.
| α | β | γ | δ | ε | ζ | χ | |
| A-ДНК (измеренное) | -51.7 | 174.8 | 41.7 | 79.1 | -147.8 | -75.1 | -157.2 |
| А-ДНК (презентация) | 62 | 173 | 52 | 88 | 178 | -50 | -160 |
| B-ДНК (измеренное) | -29,9 | 136,4 | 31.1 | 143.4 | -140.8 | -160.5 | -98 |
| B-ДНК (презентация) | 61 | 171 | 54 | 123 | 155 | -90 | -117 |
Рис.15. Измерение трех торсионных туглов для А-формы ДНК.
С помощью программы 3DNA были получены 2 файла: DNA_old.out и RNA_old.out. С помощью Excel определены средние значения каждого из торсионных углов:
Торсионный угол α β γ δ ε ζ χ Значение в РНК -51,3 104,63 65,95 85,31 -147,04 -75,22 -148,67 Значение в ДНК -47,04 5,936 34,78 139,97 -67,58 -95,75 -108,9
Самый деформированный нуклеотид в РНК по углу χ - 12-й цитозин второй цепи, в ДНК - 17-й цитозин первой цепи по углу ζ.
Нуклеотиды, образующие стебли РНК
Разные стебли выделены "абзацами". Звездочки указывают на пары оснований, водородные связи в которых способствуют поддержанию третичной структуры тРНК. Восклицательными знаками отмечены неканонические пары.
Strand I Strand II Heliх
1 (0.010) A:...1_:[..G]G-----C[..C]:..72_:A (0.013) |
2 (0.011) A:...2_:[..C]C-----G[..G]:..71_:A (0.010) |
3 (0.018) A:...3_:[..G]G-----C[..C]:..70_:A (0.008) |
4 (0.014) A:...4_:[..G]G-*---U[..U]:..69_:A (0.006) |!
5 (0.018) A:...5_:[..A]A-----U[..U]:..68_:A (0.008) |
6 (0.009) A:...6_:[..U]U-----A[..A]:..67_:A (0.006) |
7 (0.013) A:...7_:[..U]Ux----A[..A]:..66_:A (0.017) |
8 (0.017) A:..49_:[..C]C-----G[..G]:..65_:A (0.021) |
9 (0.009) A:..50_:[..U]U-----A[..A]:..64_:A (0.012) |
10 (0.013) A:..51_:[..G]G-----C[..C]:..63_:A (0.010) |
11 (0.007) A:..52_:[..U]U-----A[..A]:..62_:A (0.023) |
12 (0.012) A:..53_:[..G]G----xC[..C]:..61_:A (0.008) |
**13 (0.011) A:..54_:[5MU]ux**-xA[..A]:..58_:A (0.016) x
**14 (0.020) A:..36_:[..A]Ax*---U[..U]:..33_:A (0.011) |
**15 (0.018) A:..38_:[..A]Ax*--xC[..C]:..32_:A (0.004) | !
16 (0.014) A:..40_:[..C]C-----G[..G]:..30_:A (0.015) |
17 (0.008) A:..41_:[..U]U-----A[..A]:..29_:A (0.014) |
18 (0.008) A:..42_:[..G]G-----C[..C]:..28_:A (0.009) |
19 (0.011) A:..43_:[..G]G-----C[..C]:..27_:A (0.014) |
20 (0.018) A:..44_:[..A]Ax*---G[..G]:..26_:A (0.013) | !
21 (0.005) A:..10_:[..G]G-----C[..C]:..25_:A (0.004) |
22 (0.021) A:..11_:[..C]C-----G[..G]:..24_:A (0.014) |
23 (0.019) A:..12_:[..U]U-----A[..A]:..23_:A (0.013) |
24 (0.011) A:..13_:[..C]C----xG[..G]:..22_:A (0.020) |
**25 (0.020) A:..14_:[..A]A-**-xU[..U]:...8_:A (0.015) |
**26 (0.019) A:..15_:[..G]Gx**+xC[..C]:..48_:A (0.009) x !
**27 (0.048) A:..19_:[..G]G-----C[..C]:..56_:A (0.014) +
В этом же файле была найдена информация о перекрывании пар нуклеотидов.
step i1-i2 i1-j2 j1-i2 j1-j2 sum 1 GC/GC 3.98( 1.77) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 6.04( 2.90) 10.02( 4.67) 2 CG/CG 0.76( 0.02) 0.00( 0.00) 2.50( 0.28) 0.54( 0.03) 3.80( 0.33) 3 GG/UC 2.14( 0.70) 0.00( 0.00) 0.33( 0.00) 0.08( 0.00) 2.55( 0.70) 4 GA/UU 4.08( 2.64) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 1.13( 0.31) 5.22( 2.95) 5 AU/AU 5.44( 3.94) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 3.86( 2.50) 9.31( 6.43) 6 UU/AA 0.52( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 2.22( 2.14) 2.74( 2.14) 7 UC/GA 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 2.93( 1.39) 2.93( 1.39) 8 CU/AG 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.10( 0.00) 4.44( 3.29) 4.55( 3.29) 9 UG/CA 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 2.58( 1.52) 0.28( 0.00) 2.86( 1.52) 10 GU/AC 7.09( 4.53) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 3.04( 1.53) 10.13( 6.06) 11 UG/CA 0.01( 0.00) 0.00( 0.00) 4.34( 2.04) 0.00( 0.00) 4.36( 2.04) 12 Gu/AC 8.29( 3.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 3.56( 0.99) 11.85( 3.99)*** 13 uA/UA 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 14 AA/CU 0.99( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 4.33( 1.92) 5.32( 1.92) 15 AC/GC 0.16( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 7.55( 3.90) 7.70( 3.90) 16 CU/AG 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 1.07( 0.00) 1.27( 1.27) 2.34( 1.27) 17 UG/CA 0.14( 0.00) 0.00( 0.00) 2.82( 1.70) 0.00( 0.00) 2.96( 1.70) 18 GG/CC 3.49( 2.01) 0.00( 0.00) 0.45( 0.00) 0.00( 0.00) 3.94( 2.01) 19 GA/GC 2.00( 0.58) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 3.53( 1.54) 5.53( 2.12) 20 AG/CG 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.71( 0.00) 0.59( 0.08) 1.30( 0.08) 21 GC/GC 2.48( 0.13) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 7.37( 3.95) 9.85( 4.09) 22 CU/AG 1.58( 0.11) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 2.53( 2.08) 4.11( 2.19) 23 UC/GA 2.57( 0.90) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 1.03( 0.07) 3.61( 0.97) 24 CA/UG 0.00( 0.00) 2.02( 0.00) 2.65( 0.33) 0.00( 0.00) 4.67( 0.33) 25 AG/CU 3.04( 1.09) 0.00( 0.00) 0.09( 0.00) 0.00( 0.00) 3.14( 1.09) 26 GG/CC 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00)
Стэкинг-взаимодействие наиболее вероятно между самыми перекрывающимися парами. Самое большое перекрывание, у пары, помеченной звездочками (12-я).В файле stacking.pdb была найдена соответствующая двойка под номером 12. С помощью команды
ex_str -15 stacking.pdb step15.pdb
данная структура была вырезана в отдельный файл, после чего, используя команду
stack2img -cdolt step15.pdb step15.ps
мы получили изображение структуры в формате .ps, для просмотра которого был использован on-line сервис http://view.samurajdata.se/. Получившееся изображение представлено на рисунке ниже.
| © Амосова Алена. 2013 год | Дата последнего изменения: 21 декабря 2013. |