3dna

На главную страницу третьего семестра

Работа с RasMol и 3DNA: анализ структур A- и B-форм ДНК

  1. Создание последовательностей ДНК

    С помощью программы fiber пакета 3DNA были построены A- и B-форму дуплекса ДНК, одна из цепей которых представляет собой 4 раза повтренную последовательность "gatc".
    Для этого использовались команды:
    fiber -a gatc_a.pdb,
    fiber -b gatc_b.pdb,
    после чего вручную вводились такие параметры, как характер последовательности и число ее повторов.
    Формы сохранены в документах gatc-a.pdb и gatc-b.pdb.

  2. Изучение файлов cо структурой ДНК в RasMol.

     A-формаB-формаФайл dna21.pdb
    Тип спирали (правая или левая) праваяправаяправая
    Шаг спирали (Å) 28.0233.7530.68
    Число оснований на виток 111010
    Ширина большой бороздки 7.984 (от фосфата dCMP)17.210 (от фосфата dAMP)15.623 (от фосфата dAMP)
    Ширина малой бороздки 16.810 (от фосфата TMP)11.691 (от фосфата dGMP)11.105 (от фосфата dAMP)
    Значения ширины могут меняться на несколько сотых ангстрем в зависимости от нуклеотида.
    По параметрам ширины бороздок и числа оснований на виток dna21 ближе к B-типу ДНК. По шагу спирали значение для dna21 находится примерно посередине значений для A и B типов ДНК. Таким образом, если бы требовалось определить принадлежность dna21 к какому-либо типу, то я выбрал бы B-тип.

  3. Исследование структур с помощью программ find_pair и analyze

    Исследование данными программами осуществлялось командами:
    find_pair -t gatc-a.pdb stdout | analyze
    find_pair -t gatc-b.pdb stdout | analyze

    Таблица значений конформационно важных торсионых углов.
    Угол α β γ δ ε ζ χ
    A-форма -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
    B-форма -29.9 136.3 31.2 143.3 -140.8 -160.5 -98.0

    Данные по торсионным углам для dna21: 

    Strand I
  base    alpha    beta   gamma   delta  epsilon   zeta    chi
   1 C     ---     ---     62.1    83.9  -150.9   -65.9  -161.6
   2 U    -77.1  -172.2    45.6    81.1  -153.2   -68.4  -152.5
   3 U    -66.9   178.7    47.6    80.0  -152.1   -73.0  -155.9
   4 G    -57.4   170.9    53.3    81.5  -163.9   -64.9  -161.6
   5 C    -69.7  -174.3    49.1    80.1  -155.4   -63.7  -162.0
   6 U    -69.5  -174.2    48.5    79.2  -157.6   -63.2  -147.2
   7 G    -59.4   175.8    45.1    77.6    ---     ---   -151.0
   8 G     ---   -149.0    55.8    80.7  -155.6   -64.9  -174.0
   9 G    -71.7  -162.3    52.8    82.9  -143.7   -77.2  -173.4
  10 U    -66.4   176.8    48.4    79.8  -152.1   -69.5  -156.9
  11 G    -59.1   171.1    52.5    78.7  -164.8   -67.5  -162.0
  12 C    -66.3  -176.5    49.3    80.9  -159.4   -66.4  -158.5
  13 A    -65.6   176.6    52.1    80.8  -156.3   -71.1  -157.8
  14 C    -59.1   168.9    54.7    80.2  -156.1   -76.4  -160.1
  15 A    -58.1   169.9    54.4    84.0  -156.4   -61.4  -159.6
  16 C    -68.0   174.9    52.2    81.4  -150.2   -76.3  -160.0
  17 A    -66.0   175.6    47.6    81.4  -149.7   -76.7  -155.1
  18 G    -55.5   162.4    52.8    78.6  -152.1   -67.8  -161.5
  19 C    -62.4   172.6    57.2    83.4  -157.2   -70.9  -154.8
  20 A    -73.2  -177.6    52.0    79.0  -153.1   -76.3  -153.9
  21 A    -71.2   173.8    55.4    81.1  -150.4   -67.5  -151.9
  22 G    -68.2   173.2    55.5    75.9    ---     ---   -155.8

Strand II
  base    alpha    beta   gamma   delta  epsilon   zeta    chi
   1 G    -57.2   173.5    52.9    73.2    ---     ---   -165.0
   2 A    -65.3   173.8    49.4    79.2  -155.2   -69.1  -157.7
   3 A    -66.2  -173.7    48.6    81.8  -150.3   -70.9  -159.9
   4 C    -65.8   162.6    59.6    80.6  -158.8   -67.5  -162.6
   5 G    -75.1   177.5    54.5    81.3  -140.2   -77.4  -161.2
   6 A    -75.6  -173.1    52.8    82.3  -162.3   -68.8  -150.7
   7 C    -52.8   159.2    51.9    80.8  -159.2   -69.1  -154.7
   8 A    -65.7   177.7    54.6    81.7  -141.9   -78.1  -163.4
   9 C    -62.0   170.1    51.6    80.4  -159.3   -69.1  -158.4
  10 A    -66.2   178.6    50.4    80.5  -153.7   -71.1  -156.7
  11 C    -59.2   165.2    57.1    81.4  -157.1   -71.9  -162.3
  12 G    -69.5  -178.3    51.5    81.2  -157.6   -72.5  -158.2
  13 U    -62.9  -176.9    45.0    80.8  -161.8   -64.7  -160.1
  14 G    -69.4  -162.7    51.1    83.5  -149.4   -71.4  -172.9
  15 G     ---   -128.4    41.9    68.0  -156.8   -52.5  -159.5
  16 G    -78.6  -176.6    52.5    80.3    ---     ---   -147.1
  17 U    -68.9  -176.2    48.6    81.3  -156.4   -65.7  -152.1
  18 C    -65.2   178.3    51.9    81.2  -156.0   -66.9  -160.9
  19 G    -68.6   161.0    69.0    80.2  -158.7   -75.0  -171.5
  20 U    -68.6   166.8    56.9    80.0  -147.9   -70.5  -156.2
  21 U    -78.2  -170.3    51.9    81.6  -149.1   -72.3  -160.8
  22 C     ---     ---     68.3    83.0  -159.7   -66.2  -160.0
    Средние значения по всем торсионным углам для dna21 явно указывают на A форму спирали Более того, тип спирали - A - также непосредственно указан в файле выдачи. Это несколько неожиданно, учитывая результаты сравнения данных из первой таблицы. Тем не менее это несоответствие допустимо, учитывая то, что dna21 - лишь модель, которая очевидно не может существовать в природе (взять хотя бы две экзокомформации dAMP, содержащиеся в dna21: подобный фрагмент в клетке был бы немедленно вырезан ферментами-репаразами).

  4. Получение изображений структур в виде стопочных моделей с помощью программы pdb2img

    Использовались команды:
    pdb2img -bcu gatc-X.pdb dnaX.ps

    Для получения вида молекулы сбоку использовалась программа rotate_mol:
    rotate_mol -b gatc-X.pdb dnaX_turn.pdb

    Структура dna21 повернута изначально, поэтому вид с торца пришлось делать в RasMol вручную.

    Вид\Структураgatc-agatc-bdna21
    сверху
    сбоку
    В общем-то по рисунку сразу видно, что dna21 относится скорей к A-форме, чем к B. Ее спираль имеет волнообразную ось, хоть и не так сильно изогнутую, как в gatc_a.pdb. В gatc-b.pdb ось сприрали прямая.
    Здесь на рисунках dna21.pdb также можно хорошо наблюдать те самые две dAMP экзоконформации, о которых упоминалось выше (нуклеотиды закрашены оранжевым и указаны стрелочками)

©Куликовский, Алексей