Вернуться на страницу семестров

     Задание 1. Построить модели структур A-, B- и Z-формы ДНК с помощью инструментов пакета 3DNA.
Были введены следующие команды для получения всех 3-ех форм ДНК:

export PATH=${PATH}:/home/preps/golovin/progs/X3DNA/bin
export X3DNA=/home/preps/golovin/progs/X3DNA

С помощью программы fiber пакета 3DNA построны A-, B- и Z-формы дуплекса ДНК, последовательность одной из нитей которого представляет собой 5 раз повторенную последовательность "atgc".
Ссылка на PDB-файл с А-структурой ДНК
Ссылка на PDB-файл с B-структурой ДНК
Ссылка на PDB-файл с Z-структурой ДНК

     Задание 2, упраженение 1. Средства JMol для работы со структурами нуклеиновых кислот.
В этом упражнении используется PDB-файл с А-структурой ДНК, необходимо выделить:
•  сахарофосфатный остов ДНК;
•  все нуклеотиды;
•  все аденины;
•  атом N7 во всех гуанинах и/или только в первом по последовательности.


Рис.1. Белым цветом выделен сахарофосфатный остов ДНК, все нуклеотиды окрашены по принципу - colour shapely.p>


Рис.2. Все аденины выделены голубым цветом по принципу - colour shapely. Атом N7 во всех гуанинах выделал ярко желтым.



     Задание 2, упраженение 2. Из таблицы мне достались: a) тРНК - 2cv0, б) ДНК-белковый комплекс - 1dfm
•Ссылка на PDB-файл с тРНК - 2cv0
•Ссылка на PDB-файл с ДНК-белковым комплексом - 1dfm


     Задание 2, упраженение 3. Проверка на разрывы структур ДНК и РНК, полученные из упражения 2.
Разрывов нет. Смотрите ниже. Были использованы команды: 1) restrict DNA/RNA, 2) trace, 3) cartoon off



      Задание 3, упраженение 1. Сравнение структур 3-х форм ДНК с помощью средств JMol.
Мне дан аденин. Я решил выбрать 9-ый аденин в своей B-структуре ДНК. Смотрите ниже описания и изображения:
•В сторону большой бороздки обращены атомы - N1,N7,C5,C6
•В сторону малой бороздки обращены атомы - N3,C2,C3
•Остальные атомы основания - N9,C8
Тоже самое справедливо и для А-структуры, для Z-структуры было невозможно выбрать аденин, т.к. там присутствуют только G-C пары. Ниже изображение полученное из ChemSketch:




      Задание 3, упраженение 2. Сравнение основных спиральных параметров разных форм ДНК.
А-форма B-форма Z-форма
Тип спирали (правая или левая) Правая Правая Левая
Шаг спирали (A) 28,03 [T]24:B.P #473 - [A]35:B.P #698 33,75 [G]25:B.P #493 - [A]35:B.P #698 43,5 [G]1:A.P #1 - [G]11:B.P #206
Число оснований на виток 11 10 12
Ширина большой бороздки (A) 16,97 A.P #247 - [A]31:B.P #616 17,91 C]34:B.P #679 - [G]3:A.P #42 18.3 [G]1:A.P #1 - [C]6:A.P #105
Ширина малой бороздки (A) 9.63 C]26:B.P #515 - [C]8:A.P #146 13,20 [G]7:A.P #124 - [A]39:B.P #780 9,00 [C]2:A.P #23 - [G]7:A.O1P #125

Рис. Показано, как проводился подсчет на примере A-формы ДНК. Аналогично было сделано и для B-формы и Z-формы.


     Задание 3, упраженение 3. Сравнить торсионные углы в структурах А- и В-форм. Сравнить с теми, что в презентации. Таблица ниже.
α β γ σ ε ζ χ
A-форма -51,70 174,80 41,67 79,14 -147,78 -75,12 -157,23
А-форма из презентации 62 173 52 88,3 -178 -50 160
B-форма -29,87 136,38 31,10 143,42 -140,77 -160,52 -97,99
B-форма из презентации 63 171 54 123 155 -90 -117
Из таблицы явно следует несоответствие в некоторых углых, приведенных из презентации и полученных в J-Mol.Всё зависит от того какие атомы брались для подсчета углов и простанственное расположение.

     Задание 4. Определение параметров структур нуклеиновых кислот с помощью программ пакета 3DNA.
Перед тем, как начать выполнение задания, я перевел PDB-файлы в старый формат с помощью команды remediator
remediator --old 1DFM.pdb > 1DFM_old.pdb
remediator --old 2CV0.pdb > 2CV0_old.pdb
    Затем получил множество файлов при помощи команд:
find_pair -t 2CV0.pdb stdout | analyze
find_pair -t 1DFM.pdb stdout | analyze
В файлах 2СV0.out и 1DFM.out можно найти описание водородных связей, значения всех торсионных углов, ширину малой и большой бороздки.

     Задание 4. Упражнение 1. Определение торсионных углов cтруктуры ДНК 1DFM. Ниже предоставлены таблицы со значениями торсионных углов, а также определено их среднее значение для каждого угла, без краевых нуклеотидов.


Ссылка на Exell файл, c более подробной информацией о торсионных углах ДНК 1DFM и РНК 2CV0, а также о максимальных отклонениях торсионных углов в структуре ДНК 1DFM. Из файла видно, что максимально отклоняется в 1 цепи 1T, а минимально 14А. Во второй цепи - максимально 13Т, минимально 4А.

     Задание 4. Упражнение 2. Работа со вторичной структурой тРНК 2CV0.
Из файла 2СV0_old.out получил информацию о вторичной структуре РНК 2СV0. На изображениях ниже показаны цветом: красным - акцепторный стебель, желтым - антикодонный стебель, зеленым D-стебель, голубым - T-стебель соответсвенно.


Из файла 2СV0_old.out получил данные о неканонических парах, образующих водородные связи, таких пар - 21. Все они показаны на изображении ниже.

Также найдена дополнительная водородная связь, стабилизирующая третичную структуру тРНК (комплиментарная пара, не имеющая отношение к стеблю), изображение ниже:

     Задание 4. Упражнение 3. Cтекинг-взаимодействия. Из файла 2СV0_old.out получил данные о величине площади "перекрывания" 2-х последовательных пар азотистых оснований. Выделил пары с максимальным и минимальным значениями (см.ниже):

С помощью команд:
ex_str -2 stacking.pdb 2.pdb
ex_str -28 stacking.pdb 28.pdb
вырезал структуры, которые представлены на изображении выше. Далее построил изображения с помощью команд:
stack2img -cdolt 2.pdb 2.ps
stack2img -cdolt 28.pdb 28.ps
Конвертировал их в jpeg-формат, представлены ниже:

Изобр1. Максимальное значение перекрывания.


Изобр2. Минимальное значение перекрывания.