A- и В- формы ДНК. Структура РНК

1. Запустить скрипт:

2. Продолжить исполнение скрипта:

Задание 1

Для выполнения задания требовалось построить А-, В- и Z-формы ДНК с помощью программы fiber пакета 3DNA (пакета программ для анализа и простейшего моделирования структур нуклеиновых кислот). Данный пакет программ работает под операционной системой Linux, поэтому для работы с ним было необходимо использовать программу Putty. Были построены А- и В-формы дуплекса ДНК, последовательность одной из нитей которого представляет собой 5 раз повторенную последовательность "gatc". Программа fiber позволяет только Z-форму ДНК, представленную 5 раз повторенной парой G-C, поэтому построить Z-форму ДНК с базовой последовательностью "gatc" не представлялось возможным.
Результаты выполнения задания представлены файлами с полученными структурами форм ДНК в формате .pdb: А-форма, B-форма, Z-форма.

Задание 2

Упражнение 1

В данном упражнении целью было научиться выделять разные атомы и химические группировки, используя предопределенные множества JMol. Работа велась с А-формой ДНК, построенной в Задании 1. При выполнении задания для большей наглядности был использован Jmol-апплет, поcледовательно выделяющий следующие структуры:

сахарофосфатный остов ДНК (выделен зеленым цветом, моделью backbone);
все нуклеотиды( А выделен красным цветом, Т - желтым, G - зеленым, с - синим, все изображены в cartoon);
все нуклеотиды, содержащие основание аденин (выделены зеленым и моделью wireframe);
атом N7 во всех гуанинах и только в первом по последовательности (все атомы крупного размера, все, кроме первого, покрашены красным, первый - желтым)

Упражнение 2

В данном упражнении требовалось получить файлы PDB структур т-РНК и ДНК-белкового комплекса с сайта PDB и отобрать из предложенных вариантов структуры подходящую. Результаты: полученные файлы со структурами тРНК (Glutamyl-tRNA synthetase from Thermus thermophilus in complex with tRNA(Glu) and L-glutamate) и ДНК-белкового комплекса (Crystal structure of restriction endonuclease BGLII complexed with DNA 16-mer)

Упражнение 3

В данном упражнении требовалось проверить полученные структуры ДНК и РНК на наличие разрывов. Для этого нужно было рассмотреть проволочные модели (backbone) только нуклеиновых кислот из файлов, полученных с сайта PDB. Ни в тРНК, ни в ДНК разрывов обнаружено не было.

Рис. 1.Изображение тРНК из Thermus thermophilus. Изображение получено с помощью Jmol

Рис. 2.Изображение ДНК. Изображение получено с помощью Jmol

Задание 3

В данном задании требовалось сравнить структуры трех форм ДНК, используя средства Jmol.

Упражнение 1

Целью упражнения было научиться находить большую и малую бороздки в структуре ДНК, для чего были использованы структуры А- и В-форм ДНК из Задания 1.

B-форма. Выбранное азотистое основание - десятый аденин A10.
В сторону малой бороздки смотрят синие: A10.C2 A10.N3
В сторону большой – красные: A10.N6 A10.C6 A10.C5 A10.C8 A10.N7

Рис. 3a. B-форма ДНК

Рис. 3b. Аденин, ChemSketch

A-форма. Азотистое основание то же.
В сторону малой бороздки смотрят синие: A10.N7 A10.C6 A10.N6 A10.C5
В сторону большой бороздки смотрят красные: A10.N3 A10.C2 A10.N1

Рис. 4a. A-форма ДНК

Рис. 4b. Аденин, ChemSketch

Упражнение 2

Таблица 1. Сравнение основных спиральных параметры разных форм ДНК
Свойство	A-форма	В-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 (Å)	7.98	17.21	18.3
Ширина малой бороздки (Å)	16.81	11.69	7.2

Упражнение 3

Таблица 2а. Сравнение торсионных углов в структурах А- и В-форм. Данные из презентации.
Угол	A-форма	В-форма
α	62	63
β	173	171
γ	52	54
δ	178	123
ε	88	155
ζ	-50	-90
χ	-160	-117

Таблица 2b. Сравнение торсионных углов в структурах А- и В-форм. Полученные данные в Jmol.
Угол	A-форма	В-форма
α	64.1	-60.0
β	174.8	-163.4
γ	41.7	31.1
δ	79.1	143.4
ε	-147.8	-140.8
ζ	-75.1	-160.5
χ	-157.2	-98

Задание 4

Упражнение 1

Таблицы с торсионными углами:
ДНК: DNA, самый отклоняющийся 4-й тимин
тРНК: tRNA, самый отклоняющийся 11-й гуанин

Упражнение 2

Водродные связи:

Акцепторный стебель:                                  Антикодоновый стебель:
(0.011) C:.501_:[..G]G——-C[..C]:.572_:C (0.008)       (0.007) C:.539_:[..G]G——-C[..C]:.531_:C (0.003)
(0.008) C:.502_:[..G]G-*—-U[..U]:.571_:C (0.007)      (0.009) C:.540_:[..G]G——-C[..C]:.530_:C (0.007)
(0.005) C:.503_:[..C]C——-G[..G]:.570_:C (0.004)       (0.003) C:.541_:[..C]C——-G[..G]:.529_:C (0.006)
(0.005) C:.504_:[..C]C——-G[..G]:.569_:C (0.008)       (0.008) C:.542_:[..C]C——-G[..G]:.528_:C (0.007)
(0.007) C:.505_:[..C]C——-G[..G]:.568_:C (0.009)       (0.007) C:.543_:[..G]G——-C[..C]:.527_:C (0.009)
(0.006) C:.506_:[..C]C——-G[..G]:.567_:C (0.004)       (0.011) C:.544_:[..A]Ax*—-G[..G]:.526_:C (0.009)
(0.004) C:.507_:[..A]Ax——U[..U]:.566_:C (0.004)
                                                      Стабилизация третичной структуры:
Т-стебель:                                            (0.009) C:.555_:[..U]Ux**+xG[..G]:.518_:C (0.014)
(0.008) C:.549_:[..G]G——-C[..C]:.565_:C (0.003)       (0.024) C:.515_:[..G]Gx**+xC[..C]:.548_:C (0.013)
(0.006) C:.550_:[..G]G——-C[..C]:.564_:C (0.005)       (0.012) C:.519_:[..G]Gx—-xC[..C]:.556_:C (0.003)
(0.005) C:.551_:[..G]G——-C[..C]:.563_:C (0.002)
(0.003) C:.552_:[..G]G——-C[..C]:.562_:C (0.004)
(0.008) C:.553_:[..G]G——xC[..C]:.561_:C (0.004)

D-стебель:
(0.012) C:.510_:[..G]G——-C[..C]:.525_:C (0.005)
(0.005) C:.511_:[..U]U——-A[..A]:.524_:C (0.006)
(0.005) C:.512_:[..C]C——-G[..G]:.523_:C (0.010)
(0.007) C:.513_:[..U]U-*—xG[..G]:.522_:C (0.013)

Упражнение 3

Наибольший вес имеет строчка:
2 GC/GU 7.14( 4.30) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 6.63( 4.10) 13.76( 8.40)