Комплексы ДНК-белок

Задание 1)

тРНК в фаста-формате:

>1QU2:T|PDBID|CHAIN|SEQUENCE
GGGCUUGUAGCUCAGGUGGUUAGAGCGCACCCCUGAUAAGGGUGAGGUCGGUGGUUCAAGUCCACUCAGGCCCAC

Реальная структура:

            Strand I                    Strand II          Helix

   1   (0.003) ....>T:...1_:[..G]G-----C[..C]:..72_:T<.... (0.003)     |
   2   (0.008) ....>T:...2_:[..G]G-----C[..C]:..71_:T<.... (0.005)     |
   3   (0.007) ....>T:...3_:[..G]G-----C[..C]:..70_:T<.... (0.004)     |
   4   (0.009) ....>T:...4_:[..C]C-----G[..G]:..69_:T<.... (0.007)     |
   5   (0.007) ....>T:...5_:[..U]U-*---G[..G]:..68_:T<.... (0.009)     |
   6   (0.006) ....>T:...6_:[..U]U-----A[..A]:..67_:T<.... (0.004)     |
   7   (0.008) ....>T:...7_:[..G]G-----C[..C]:..66_:T<.... (0.002)     |

   8   (0.006) ....>T:..49_:[..G]G-*---U[..U]:..65_:T<.... (0.005)     |
   9   (0.005) ....>T:..50_:[..G]G-----C[..C]:..64_:T<.... (0.002)     |
  10   (0.003) ....>T:..51_:[..U]U-----A[..A]:..63_:T<.... (0.001)     |
  11   (0.004) ....>T:..52_:[..G]G-----C[..C]:..62_:T<.... (0.004)     |
  12   (0.007) ....>T:..53_:[..G]G-----C[..C]:..61_:T<.... (0.002)     |

  16   (0.013) ....>T:..38_:[..A]A-**--C[..C]:..32_:T<.... (0.003)     |
  17   (0.012) ....>T:..39_:[..G]G-----C[..C]:..31_:T<.... (0.007)     |
  18   (0.004) ....>T:..40_:[..G]G-----C[..C]:..30_:T<.... (0.004)     |
  19   (0.004) ....>T:..41_:[..G]G-----C[..C]:..29_:T<.... (0.009)     |
  20   (0.007) ....>T:..42_:[..U]U-----A[..A]:..28_:T<.... (0.008)     |
  21   (0.007) ....>T:..43_:[..G]G-----C[..C]:..27_:T<.... (0.005)     |
  22   (0.009) ....>T:..44_:[..A]A-**--G[..G]:..26_:T<.... (0.011)     |

  23   (0.005) ....>T:..10_:[..G]G-----C[..C]:..25_:T<.... (0.005)     |
  24   (0.005) ....>T:..11_:[..C]C-----G[..G]:..24_:T<.... (0.010)     |
  25   (0.004) ....>T:..12_:[..U]U-----A[..A]:..23_:T<.... (0.008)     |
  26   (0.006) ....>T:..13_:[..C]C-----G[..G]:..22_:T<.... (0.004)     |

Значения для программы einverted:
Gap penalty: 12 (по умолчанию)
Minimum score threshold: 16
Match score: 4
Mismatch score: -3
Предсказание einverted:

SEQUENCE: Score 27: 9/12 ( 75%) matches, 0 gaps
      23 gagcgcacccct 34      
         || | ||||| |
      49 ctggagtgggaa 38      

SEQUENCE: Score 16: 4/4 (100%) matches, 0 gaps
      51 gtgg 54      
         ||||
      65 cacc 62

Алгоритм Зукера не привёл к нужному результату, в результате получилась структура, далёкая от тРНК. Акцепторный стебель предсказан верно, из-за особенностей строения D- и T-стебли отсутствуют. Антикодоновый стебель теоретически мог быть верно предсказан, даже при подобной структуре, однако и тут промах.
Предсказание по алгоритму Зукера (неудача):

Таблица 1. Реальная и предсказанная вторичная структура тРНК из файла 1qu2.pdb

Участок структуры (расшифровку названий см. на рис. 2 в статье О.О.Фаворовой)	Позиции в структуре (по результатам find_pair)	Результаты предсказания с помощью einverted	Результаты предсказания по алгоритму Зукера
Акцепторный стебель	5'-1-7-3' 5'-66-72-3' Всего 7 пар	Акцепторный стебель не предсказан	Предсказано 7 пар из 7 реальных
D-стебель	5'-10-13-3' 5'-22-25-3' Всего 4 пары	D-стебель не предсказан	D-стебель не предсказан
T-стебель	5'-49-53-3' 5'-61-65-3' Всего 5 пар	Предсказано 3 пары из 5 реальных, со смещением на 2 нуклеотида	T-стебель не предсказан
Антикодоновый стебель	5'-26-32-3' 5'-38-44-3' Всего 7 пар	Предсказано 7 пар из 7 реальных, со смещением на 2 нуклеотида	Антикодоновый стебель не представлен
Общее число канонических пар нуклеотидов	20	13	22

Больше всего обнаружено контактов атомов белка с остатками 2'-дезоксирибозы, в основном неполярных, кроме того это наибольшее число неполярных контактов среди всех остальных типов контактов. Наиболшее число полярных контактов обнаружено с остатками фосфорной кислоты. Всего неполярных контактов обнаружено больше, чем полярных. (33 полярных против 79 неполярных)

Контакты атомов белка с	Полярные	Неполярные	Всего
остатками 2'-дезоксирибозы	1	34	35
остатками фосфорной кислоты	20	7	27
остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки	7	20	27
остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки	5	18	23

Ниже показан остаток глутаминовой кислоты 813, который, судя по полученным данным, образует по три связи с 41 и 42 рибонуклеотидами.

Ниже показан остаток аргинина 632, образующий связи с 12 и 13 рибонуклеотидом. Расстояние контакта достаточно для взаимодействия и, возможно, образования водородной связи. Донором электронов в такой связи будут выступать неподелённые электронные пары на полярных атомах азотистого основания, а акцептором - атомы водорода, связанные с полярными атомами, входящими в состав остатка. Данный контакт чрезвычайно важен, так как специфическое узнавание белком ДНК осуществляется с помощью подобных взаимодействий с остатками азотистых оснований малой бороздки.

Источники:
статья О.О.Фаворовой
тРНК (1qu2)

основная страница семестра 3