Практическая работа №4: Комплексы ДНК-белок

Задание 1

В первой части работы проводится предсказание вторичной структуры тРНК путём поиска инвертированных повторов в нуклеотидной последовательности einverted, find_pairs и по алгоритму Зукера RNAfold. Результаты представлены в таблице 1.

**Таблица 1. Предсказание вторичной структуры тРНК (PDB ID: 1GTR)**
Участок структуры	Позиции в структуре (find_pair)	Результаты предсказания с помощью einverted	Результаты предсказания по алгоритму Зукера (RNAfold)
Акцепторный стебель	2–7 : 66–71	1–6 : 64–69	1–6 : 64–69
D-стебель	10–13 : 23–25	—	9-11 : 21-23
T-стебель	49–53 : 61–65	—	47–51 : 59–63
Антикодоновый стебель	37–43 : 27–33	—	25–29 : 37–41
Общее число канонических пар	20	8	19

**Рис.1** *Структура тРНК, созданная с помощью ViennaRNA*

По результатам анализа видно, что einverted в целом не очень подходит для восстановления полной вторичной структуры РНК. Хорошо найден лишь наиболее стабильный участок - акцепторный стебель. Алгоритм Зукера, в свою очередб, дал более точный результат и определил все основные стебли тРНК.

Задание 2

Упражнение 1

PDB ID структуры, данной для выполнения этого задания — 1RH6.

С помощью PyMOL были определены следующие множества атомов:

set1 — атомы кислорода 2штрих-дезоксирибозы;
set2 — атомы кислорода в осатке фосфорной кислоты;
set3 — атомы азота в азотистых основаниях.

Скрипт

Также был создан Второй скрипт, вызов которого в PyMol даст псоедовательное изображение (каждую модель сохраняет в файл):

весь комплекс ДНК–белок;
молекулу ДНК отдельно;
ДНК с выделенными атомами множества set1;
ДНК с выделенными атомами множества set2;
ДНК с выделенными атомами множества set3.

Упражнение 2

В данном части задания были проанализированы контакты между ДНК и цепью B белка в комплексе 1RH6.pdb, и была построена таблица 2.

**Таблица 2. Контакты разного типа в комплексе 1RH6.pdb**
Контакты атомов белка с	Полярные	Неполярные	Всего
остатками 2-дезоксирибозы	4	22	26
остатками фосфорной кислоты	11	17	28
азотистыми основаниями со стороны большой бороздки	4	6	7
азотистыми основаниями со стороны малой бороздки	1	0	1

Неполярных контактов в комплексе больше, чем полярных. Большинство контактов между белком и ДНК происходит через сахарофосфатный остов, а взаимодействия с азотистыми основаниями наблюдаются в основном со стороны большой бороздки.

Упражнение 3

Для представления ДНК-белковых контактов в комплексе 1RH6.pdb была использована программа nucplot. В результате была получена схема, на которой отображены контакты между аминокислотными остатками белка и нуклеотидами ДНК.

Упражнение 4

Аминокислотным остатком с наибольшим числом контактов с ДНК является Tyr41. Данный остаток образует несколько контактов с сахарофосфатным остовом ДНК.

Наиболее важным для распознавания последовательности ДНК был выбран Arg23, так как он взаимодействует с азотистыми основаниями ДНК по большой бороздке, что позволяет белку различать конкретную последовательность нуклеотидов

На рис.1 показаны контакты Tyr41 с остовом ДНК. Tyr41 обозначен жёлтым цветом, ДНК — голубым, белок — серым

На рис.3 показаны контакты Arg23 с азотистыми основаниями. Arg23 - розовый, ДНК и белок выделены голубым и серым цветам соответственно.

**Рис.3** *Контакт Arg23 с азотистыми основаниями*