Практикум 3. A- и В- формы ДНК. Структура РНК

Задание 1. Построение A-, B- и Z-форм ДНК

Для выполнения этого задания была использована программа fiber пакета 3DNA. Были построены три модели дуплекса ДНК с одинаковой последовательностью, но в разных конформациях: A-, B- и Z-формах.Полученные структуры сохранены в формате PDB.

Изначально планировалось построить модели для последовательности GATC, повторенной 5 раз. Однако программа fiber пакета 3DNA имеет встроенное ограничение: Z-форма ДНК моделируется строго для чередующегося пурин-пиримидинового остова — повтора poly d(GC). Любая другая последовательность для Z-конформации программой игнорируется. Поэтому было принято решение изменить исходную последовательность во всех трех моделях (A, B и Z) на единый повтор GC, дублированный 10 раз.

Пример команды, выполненной в терминале: 

fiber -a -seq=gc -rep=10 gc-a.pdb

Полученные структуры сохранены в формате PDB:

A-форма ДНК B-форма ДНК Z-форма ДНК

Задание 2. Сравнение модельной и экспериментальной B-ДНК

Для сравнения была выбрала B-форма ДНК. Модельная структура gc-b.pdb была сопоставлена с экспериментальной структурой 1BNA.

gc-b
Рис. 1. Сгенерированная модель B-ДНК.
gc-b
Рис. 2. Экспериментальная структура B-ДНК 1BNA.

Для визуального анализа пространственной структуры нуклеиновых кислот была использована программа PyMOL.

Пояснение к окрашиванию моделей (Рис. 1 и Рис. 2):

Чтобы определить малую и большую бороздки с легкостью, молекулы были переведены в объемную модель шаров (spheres). Ярко-жёлтым цветом был окрашен сахарофосфатный остов ДНК. Сами азотистые основания были целиком окрашены в фиолетовый (magenta) цвет. Бороздки представляют собой спиральные пустоты между жёлтыми фосфатными нитями, на дне которых обнажаются фиолетовые основания. В канонической B-форме чётко выделяется большая бороздка (широкий и глубокий проём в центре молекулы) и малая бороздка (узкая, зажатая спиральная щель).

Команды в PyMOL, выполненные для получения изображений:

    bg_color white
    load gc-b.pdb
    fetch 1bna, type=pdb1
    show spheres
    color magenta, all
    select bbone, name P+O1P+O2P+O5'+C5'+C4'+O4'+C3'+O3'+C2'+C1'
    color yellow, bbone
    select sele, 1bna and chain A and resi 6
    color red, sele and (name N6+N7+C8+C5+C6)
    color blue, sele and (name N1+C2+N3+C4)
    label sele, name
    hide everything, all
    show sticks, sele
    label sele, name
A6 in 1bna
Рис. 3. Аденин в составе В-ДНК.
A6 only
Рис. 4. Выбранный аденин с обозначением атомов основания.