тРНК. Комплексы ДНК-белок

Семестры • Третий семестр • тРНК. Комплексы ДНК-белок

Предсказание вторичной структуры заданной тРНК

В прошлом практикуме элементы вторичной структуры тРНК (стебли) были найдены с помощью find_pair. В этом практикуме аналогичная работа проделана с использованием алгоритма поиска инвертированных повторов, реализованного в программе einverted, и алгоритма Зукера с помощью программы mfold.

Для программы einverted были использованы следующие параметры: gap penalty 10, threshold 10, match 4, mismatch -3.

Программа mfold была запущена на веб-сервере. Программа предлагает различные варианты структуры, принимая параметр Р — отклонение энергии от оптимальной. При P=5,10,15 вторые предложенные структуры совпадали и были наиболее похожи на реальную структуру. Полученное изображение приведено на рис.1.

В таблице 1 сравнивается информация о вторичной структуре, полученная с помощью find_pair, einverted и mfold.

Поиск ДНК-белковых контактов в заданной структуре

Для этой работы мне предварительно понадобилось задать в Jmol множества атомов и написать скрипт, последовательно выводящий всю структуру, только ДНК, затем последовательно выделяющий атомы из заданных множеств.

Для множества атомов кислорода 2'-дезоксирибозы команда следующая:

define set1 (*:*.O3' or *:*.O4' or *:*.O5')

Для множества атомов кислорода в остатке фосфорной кислоты:

define set2 (*:*.OP1 or *:*.OP2)

Для множества атомов азота в азотистых основаниях:

define set3 (*:*.N? and DNA)

Скрипт sets.spt последовательно выводит и сохраняет изображение комплекса ДНК-белок, только ДНК в проволочной модели, затем выделяет шарами множества set1, set2 и set3. Изображения, полученные с помощью скрипта, приведены на рис.2-6.

Далее с помощью программы Jmol и заданных множеств я определил ДНК-белковые контакты в структуре. Полярными будут считаться атомы кислорода и азота, а неполярными — атомы углерода, фосфора и серы. Полярным контактом будет считаться ситуация, в которой расстояние между полярным атомом белка и полярным атомом ДНК меньше 3.5Å. Аналогично, неполярным контактом будем считать пару неполярных атомов на расстоянии меньше 4.5Å. Причем за один контакт я принимал именно воображаемую связь положенной длины, следовательно, один и тот же атом вполне мог участвовать более чем в одном контакте.

Число контактов разных типов занесено в таблицу 2.

Атомы углерода дезоксирибозы вступают в наибольшее число неполярных контактов среди всех рассматриваемых групп. Для дезоксирибозы, по-видимому, неполярные контакты являются основным типом взаимодействия в данной структуре (особенностью которой является то, что на рассматриваемом участке белок как бы "обвивает" ДНК). Остатки фосфорной кислоты образуют примерно равное количество полярных и неполярных контактов. Остатки азотистых оснований со стороны большой бороздки не образуют полярных контактов, неполярные контакты локализованы в небольшой области. Со стороны малой бороздки азотистые основания образуют больше полярных контактов, чем неполярных.

С помощью программы nucplot получена схема ДНК-белковых контактов (см.рис.7).

Аминокислотный остаток, образующий наибольшее число контактов с ДНК — аргинин 168. Он образует два полярных контакта с кислородом дезоксирибозы 49 и два полярных контакта с атомами азота аденинов 48 и 49 со стороны малой бороздки (см.рис.9). Так как этот аминокислотный остаток взаимодействует сразу с двумя азотистыми основаниями, можно предположить, что он наиболее важен для распознавания последовательности ДНК.