С помощью программы fiber пакета 3DNA были построены A-, B- и Z-формы дуплекса ДНК, последовательность одной из цепей которого состоит из последовательности "GATC", повторённой 5 раз (для выполнения задания 2 для Z-формы ДНК взято 10 повторностей). Полученные файлы доступны по соответствующим ссылкам:
Сравним сгенерированную структуру B-ДНК с экспериментально полученной. Рассмотрим основание тимин и определим, какие атомы явно обращены в сторону большой бородки, а какие — в сторону малой (Рис.1).
Интересно, что для А-ДНК расположение атомов аналогично. Согласно полученному в первом задании файлу для Z-формы ДНК, в этой форму отсутствуют нуклеотиды с основаниями А и Т.
Рассмотрим сгенерированные в первом задании структуры и сравним их по некоторым параметрам (Табл. 1).
| 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 | 7,98 Å [DA]10:A.P-[DG]33:B.P |
17,21 Å [DT]31:B.P-[DT]7:A.P |
9,87 Å [DG]13:A.P-[DC]32:B.P |
| Ширина малой бороздки | 16,81 Å [DA]10:A.P-[DG]25:B.P |
11,69 Å [DT]31:B.P-[DA]14:A.P |
16,08 Å [DC]32:B.P-[DC]8:A.P |
Таблица 1. Сравнение форм ДНК
Упражнение 1. С помощью программ find_pair и analyze пакета 3DNA была проанализирована структура тРНК (PDBID: 1I9V). Исходя из значений торсионных углов структура тРНК наиболее похожа на А-форму ДНК.
Упражнение 2. Снова используя анализ структуры тРНК, выделим её стебли.
Акцепторный стебель:
(0.010) ....>A:...1_:[..G]G-----C[..C]:..72_:A<.... (0.013) |
(0.011) ....>A:...2_:[..C]C-----G[..G]:..71_:A<.... (0.010) |
(0.018) ....>A:...3_:[..G]G-----C[..C]:..70_:A<.... (0.008) |
(0.014) ....>A:...4_:[..G]G-**--U[..U]:..69_:A<.... (0.006) |
(0.018) ....>A:...5_:[..A]A-----U[..U]:..68_:A<.... (0.008) |
(0.009) ....>A:...6_:[..U]U-----A[..A]:..67_:A<.... (0.006) |
(0.013) ....>A:...7_:[..U]U-----A[..A]:..66_:A<.... (0.017) |
D-стебель:
(0.005) ....>A:..10_:[..G]G-----C[..C]:..25_:A<.... (0.004) |
(0.021) ....>A:..11_:[..C]C-----G[..G]:..24_:A<.... (0.014) |
(0.019) ....>A:..12_:[..U]U-----A[..A]:..23_:A<.... (0.013) |
(0.011) ....>A:..13_:[..C]C-----G[..G]:..22_:A<.... (0.020) |
T-стебель:
(0.017) ....>A:..49_:[..C]C-----G[..G]:..65_:A<.... (0.021) |
(0.009) ....>A:..50_:[..U]U-----A[..A]:..64_:A<.... (0.012) |
(0.013) ....>A:..51_:[..G]G-----C[..C]:..63_:A<.... (0.010) |
(0.007) ....>A:..52_:[..U]U-----A[..A]:..62_:A<.... (0.023) |
(0.012) ....>A:..53_:[..G]G-----C[..C]:..61_:A<.... (0.008) |
Антикодоновый стебель:
(0.014) ....>A:..40_:[..C]C-----G[..G]:..30_:A<.... (0.015) |
(0.008) ....>A:..41_:[..U]U-----A[..A]:..29_:A<.... (0.014) |
(0.008) ....>A:..42_:[..G]G-----C[..C]:..28_:A<.... (0.009) |
(0.011) ....>A:..43_:[..G]G-----C[..C]:..27_:A<.... (0.014) |
(0.018) ....>A:..44_:[..A]A-**--G[..G]:..26_:A<.... (0.013) |
Если рассмотреть комплементарные связи, не имеющие отношения к стеблям, получим взаимодействия дополнительно стабилизирующие третичную структуру тРНК:
(0.020) ....>A:..14_:[..A]A-**--U[..U]:...8_:A<.... (0.015) |
(0.019) ....>A:..15_:[..G]G-**+-C[..C]:..48_:A<.... (0.009) x
(0.048) ....>A:..19_:[..G]G-----C[..C]:..56_:A<.... (0.014) +
(0.020) ....>A:..36_:[..A]A-**--U[..U]:..33_:A<.... (0.011) |
(0.018) ....>A:..38_:[..A]A-**--C[..C]:..32_:A<.... (0.004) |
(0.004) ....>A:..54_:[5MU]t-**--A[..A]:..58_:A<.... (0.016) x
В структуре данной тРНК присутствует 7 неканонических взаимодействий:
(0.014) ....>A:...4_:[..G]G-**--U[..U]:..69_:A<.... (0.006) |
(0.004) ....>A:..54_:[5MU]t-**--A[..A]:..58_:A<.... (0.016) x
(0.018) ....>A:..44_:[..A]A-**--G[..G]:..26_:A<.... (0.013) |
(0.020) ....>A:..14_:[..A]A-**--U[..U]:...8_:A<.... (0.015) |
(0.019) ....>A:..15_:[..G]G-**+-C[..C]:..48_:A<.... (0.009) x
(0.020) ....>A:..36_:[..A]A-**--U[..U]:..33_:A<.... (0.011) |
(0.018) ....>A:..38_:[..A]A-**--C[..C]:..32_:A<.... (0.004) |
Упражнение 3. Найдём стекинг-взаимодействия с наибольшей площадью перекрывания и наименьшей:
10 GU/AC 7.09( 4.53) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 3.04( 1.53) 10.13( 6.06)
12 Gt/AC 8.29( 3.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 3.56( 0.99) 11.85( 3.99)
15 AC/GC 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00)
Построим их:
