Структуры ДНК, РНК

Задание

Построить модели структур A-, B- и Z-формы ДНК с помощью инструментов пакета 3DNA
Сравнение сгенерированной структуры одной из 3-х форм ДНК с со структурой той же формы полученной экспериментальными данными
1. Научиться находить большие и малые бороздки
2. Определить, какие атомы основания явно обращены в сторону большой бороздки, а какие в сторону малой
3. С помощью MarvinSketch получите изображение основания, выделите красным цветом атомы, смотрящие в сторону большой бороздки, синим - в сторону малой
Определение параметров структур нуклеиновых кислот с помощью программ пакета 3DNA
1. Научиться определять торсионные углы нуклеотидов
2. Определить значения торсионных углов в заданной структуре тРНК; определить, на какую из форм ДНК больше всего похожи тяжи этой структуры
3. Научиться определять структуру водородных связей между основаниями
4. Определить номера нуклеотидов, образующих стебли(stems) во вторичной структуре заданной тРНК
5. Определить неканонические пары оснований в структуре тРНК
6. Определить, есть дополнительные водородные связи в тРНК, стабилизирующие ее третичную структуру

Ход работы и результаты

Задание 1

С помощью пакета 3DNA, были построены 3 структуры (A-, B- и Z-формы ДНК)

Задание 2

С помощью программы Jmol, была заполнена таблица ниже и описано заданное азотистое основание (не нашел где они распределены, поэтому взял гуанин).

Таблица 1. Описание изученных структур
	A-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)	1.697 [20:A.P]-[24:B.P]	1.721 [9:A.P]-[29:B.P]	1.830 [28:B.P]-[10:A.P]
Ширина малой бороздки (нм)	0.798 [27:B.P]-[8:A.P]	1.169 [38:B.P]-[7:A.P]	1.418 [38:B.P]-[8:A.P]

упр.2 — Рис.1 Для выполнения задания с обращением атомов основания был открыт файл 3v9d в программе Jmol. В нем был найден гуанин на 5 позиции B-цепочки.

Задание 3

Так как распределение тРНК по ученикам я не нашел, я взял самую первую структуру, выдаваемую на сайте RCSB PDB (1G59). Сначала файл pdb тРНК были переведен в старый формат с помощью программы remediator. Все файлы полученные и используемые находятся в моей дирректории term3/block1/pr2. С помощью команды find_pair -t XXXX.pdb stdout | analyze были получены файлы XXXX.out в которых располагается информация о различных параметрах цепей РНК и ДНК, в том числе показатели торсионных углов. С помощью Excel были рассмотрены эти данные, что получилось указано в таблице 2. Было так же отмечено, что торсионные углы в Z-ДНК отличаются у C и G. Поэтому для них сделаны отдельные ряды в таблице.

Таблица 1. Описание изученных структур
	alpha	beta	gamma	delta	epsilon	zeta	chi
тРНК	-66.35	56.25	51.85	92.5	-152.05	-74.7	-156
A	-51.7	174.8	41.7	79.1	-147.8	-75.1	-157.2
B	-29.9	136.35	31.15	143.35	-140.8	-160.5	-98.0
Z(C)	-139.5	-136.7	50.9	137.6	-96.5	81.9	-154.3
Z(G)	51.9	179.0	-173.8	94.9	-103.6	-64.8	58.7

тРнк больше всего похожа и визуально на A-спираль ДНК, и ближе всего по показателям торсионных углов. Помимо этого были проанализированы водородные связи в структуре тРНК. Информация бралась из файла 1G59_old.out. x обозначает изменения в спирали. Хорошо видно 4 лепестка. Помимо этого + отмечаются изолированные пары, которые по видимому стабилизируют третичную структуру (хотя видимо нуклеотидные пары, которые отмечены x-ом тоже участвуют в стабилизации третичной структуры). Помимо этого * отмечаются не Уотсон-Криковские взаимодействия (интересно и то, что к ним относятся, например, и пары A-U, которые вроде как являются У-К, но возможно в данном случае они взаимодействуют не так как обычно друг с другом и водородные связи располагаются по-другому).

RMSD of the bases (----- for WC bp, + for isolated bp, x for helix change)

            Strand I                    Strand II          Helix
   1   (0.011) ....>B:.501_:[..G]G-----C[..C]:.572_:B<.... (0.010)     |
   2   (0.008) ....>B:.502_:[..G]G-*---U[..U]:.571_:B<.... (0.015)     |
   3   (0.011) ....>B:.503_:[..C]C-----G[..G]:.570_:B<.... (0.007)     |
   4   (0.010) ....>B:.504_:[..C]C-----G[..G]:.569_:B<.... (0.008)     |
   5   (0.010) ....>B:.505_:[..C]C-----G[..G]:.568_:B<.... (0.007)     |
   6   (0.011) ....>B:.506_:[..C]C-----G[..G]:.567_:B<.... (0.007)     |
   7   (0.012) ....>B:.507_:[..A]A-----U[..U]:.566_:B<.... (0.014)     |
   8   (0.007) ....>B:.549_:[..G]G-----C[..C]:.565_:B<.... (0.010)     |
   9   (0.006) ....>B:.550_:[..G]G-----C[..C]:.564_:B<.... (0.011)     |
  10   (0.007) ....>B:.551_:[..G]G-----C[..C]:.563_:B<.... (0.010)     |
  11   (0.007) ....>B:.552_:[..G]G-----C[..C]:.562_:B<.... (0.010)     |
  12   (0.009) ....>B:.553_:[..G]G-----C[..C]:.561_:B<.... (0.010)     |
  13   (0.016) ....>B:.554_:[..U]U-**--A[..A]:.558_:B<.... (0.008)     |
  14   (0.017) ....>B:.555_:[..U]U-**+-G[..G]:.517_:B<.... (0.015)     x
  15   (0.008) ....>B:.538_:[..A]A-**--C[..C]:.532_:B<.... (0.012)     |
  16   (0.009) ....>B:.539_:[..G]G-----C[..C]:.531_:B<.... (0.010)     |
  17   (0.012) ....>B:.540_:[..G]G-----C[..C]:.530_:B<.... (0.010)     |
  18   (0.012) ....>B:.541_:[..C]C-----G[..G]:.529_:B<.... (0.011)     |
  19   (0.011) ....>B:.542_:[..C]C-----G[..G]:.528_:B<.... (0.006)     |
  20   (0.008) ....>B:.543_:[..G]G-----C[..C]:.527_:B<.... (0.010)     |
  21   (0.007) ....>B:.544_:[..A]A-**--G[..G]:.526_:B<.... (0.006)     |
  22   (0.010) ....>B:.510_:[..G]G-----C[..C]:.525_:B<.... (0.010)     |
  23   (0.015) ....>B:.511_:[..U]U-----A[..A]:.524_:B<.... (0.013)     |
  24   (0.012) ....>B:.512_:[..C]C-----G[..G]:.523_:B<.... (0.007)     |
  25   (0.017) ....>B:.513_:[..U]U-*---G[..G]:.522_:B<.... (0.010)     |
  26   (0.014) ....>B:.508_:[..U]U-**--A[..A]:.546_:B<.... (0.008)     |
  27   (0.009) ....>B:.514_:[..A]A-**--A[..A]:.521_:B<.... (0.009)     |
  28   (0.008) ....>B:.515_:[..G]G-**+-C[..C]:.548_:B<.... (0.009)     x
  29   (0.008) ....>B:.518_:[..G]G-----C[..C]:.556_:B<.... (0.015)     +
  30   (0.009) ....>D:.501_:[..G]G-----C[..C]:.572_:D<.... (0.010)     |
  31   (0.010) ....>D:.502_:[..G]G-**--U[..U]:.571_:D<.... (0.016)     |
  32   (0.010) ....>D:.503_:[..C]C-----G[..G]:.570_:D<.... (0.008)     |
  33   (0.009) ....>D:.504_:[..C]C-----G[..G]:.569_:D<.... (0.006)     |
  34   (0.009) ....>D:.505_:[..C]C-----G[..G]:.568_:D<.... (0.009)     |
  35   (0.008) ....>D:.506_:[..C]C-----G[..G]:.567_:D<.... (0.008)     |
  36   (0.009) ....>D:.507_:[..A]A-----U[..U]:.566_:D<.... (0.015)     |
  37   (0.011) ....>D:.549_:[..G]G-----C[..C]:.565_:D<.... (0.012)     |
  38   (0.008) ....>D:.550_:[..G]G-----C[..C]:.564_:D<.... (0.010)     |
  39   (0.009) ....>D:.551_:[..G]G-----C[..C]:.563_:D<.... (0.014)     |
  40   (0.007) ....>D:.552_:[..G]G-----C[..C]:.562_:D<.... (0.011)     |
  41   (0.011) ....>D:.553_:[..G]G-----C[..C]:.561_:D<.... (0.009)     |
  42   (0.017) ....>D:.554_:[..U]U-**--A[..A]:.558_:D<.... (0.008)     |
  43   (0.019) ....>D:.555_:[..U]U-**+-G[..G]:.517_:D<.... (0.022)     x
  44   (0.011) ....>D:.538_:[..A]A-**--C[..C]:.532_:D<.... (0.013)     |
  45   (0.013) ....>D:.539_:[..G]G-----C[..C]:.531_:D<.... (0.008)     |
  46   (0.008) ....>D:.540_:[..G]G-----C[..C]:.530_:D<.... (0.009)     |
  47   (0.010) ....>D:.541_:[..C]C-----G[..G]:.529_:D<.... (0.008)     |
  48   (0.010) ....>D:.542_:[..C]C-----G[..G]:.528_:D<.... (0.006)     |
  49   (0.009) ....>D:.543_:[..G]G-----C[..C]:.527_:D<.... (0.012)     |
  50   (0.009) ....>D:.544_:[..A]A-**--G[..G]:.526_:D<.... (0.009)     |
  51   (0.010) ....>D:.510_:[..G]G-----C[..C]:.525_:D<.... (0.012)     |
  52   (0.018) ....>D:.511_:[..U]U-----A[..A]:.524_:D<.... (0.009)     |
  53   (0.011) ....>D:.512_:[..C]C-----G[..G]:.523_:D<.... (0.008)     |
  54   (0.016) ....>D:.513_:[..U]U-*---G[..G]:.522_:D<.... (0.007)     |
  55   (0.015) ....>D:.508_:[..U]U-**--A[..A]:.546_:D<.... (0.008)     |
  56   (0.010) ....>D:.514_:[..A]A-**--A[..A]:.521_:D<.... (0.010)     |
  57   (0.010) ....>D:.515_:[..G]G-**+-C[..C]:.548_:D<.... (0.008)     x
  58   (0.012) ....>D:.518_:[..G]G-----C[..C]:.556_:D<.... (0.032)     +

Note: This structure contains 18[15] non-Watson-Crick base-pairs.