Практикум 2

Сравнение структуры трёх форм ДНК средствами Jmol

A-форма B-форма

Атомы тимина в трех формах ДНК
A-форма B-форма Z-форма
В сторону большой бороздки обращены атомы: [DT]31:B.N1
[DT]31:B.C2
[DT]31:B.O2		 [DT]31:B.C4
[DT]31:B.O4
[DT]31:B.C5
[DT]31:B.C7
[DT]31:B.C6		 -
В сторону малой бороздки обращены атомы: [DT]31:B.C5
[DT]31:B.C4
[DT]31:B.C7
[DT]31:B.O4		 [DT]31:B.N1
[DT]31:B.C2
[DT]31:B.O2
[DT]31:B.N3		 -
Остальные атомы основания: [DT]31:B.C6
[DT]31:B.N3		 - -

C помощью Jmol были измерены основные параметры спирали для каждой из форм:

A-форма B-форма Z-форма
Тип спирали правая правая левая
Шаг спирали (Å) 28.03 33.75 43.5
Число оснований на виток 11 10 12
Ширина большой бороздки (Å) 16.81 Å
[DT]7:A.P #126,[DC]36:B.P #720		 17.21 Å
[DC]28:B.P #556,[DA]10:A.P #187		 16.08 Å
[DC]58:B.P #1171,[DC]22:A.P #433
Ширина малой бороздки (Å) 7.98 Å
[DA]26:B.P #515,[DG]9:A.P #165		 11.69 Å
[DT]31:B.P #618,[DA]14:A.P #269		 7.2 Å
[DG]21:A.P #411,[DG]63:B.P #1272

Определение параметров структур нуклеиновых кислот с помощью программ пакета 3DNA

Сравнение торсионных углов в структурах А- и В-форм

Для измерения углов был взят нуклеотид [DT]31:B.

Торсионные углы разных форм ДНК в градусах
α β γ δ ε ζ χ
A-форма -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
B-форма -29.9 136.3 31.2 143.3 -140.8 -160.5 -98.0

Далее сравнивал торсионные углы в структурах А-, В- и Z-форм ДНК с помощью пакета 3DNA. Так же сделан анализ для выданных тРНК и ДНК-белкового комплекса.Файл с расчетами

Средние значения торсионных углов в градусах
α β γ δ ε ζ χ
A-форма -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
B-форма -29.9 136.3 31.2 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
Z-форма (гуанин) 51.9 179.0 -173.8 94.9 -103.6 -64.8 58.7
Z-форма (цитозин) -139.5 -136.8 50.9 137.6 -96.5 82.0 -154.3
тРНК (PDB ID 1gts) -36,50 53,79 59,03 87,43 -109,10 -65,11 -131,75
ДНК (PDB ID 1pp8) -55,33 30,46 34,71 135,53 -141,44 -100,24 -123,78

Упражнение 2

Далее в цепи тРНК с помощью программ find_pairs и analyze были найдены группы спаренных остатков азотистых оснований. Результатом работы программ является файл 1gts.out, приведенный ниже.

Вставка 1: 1gts.out 
        RMSD of the bases (----- for WC bp, + for isolated bp, x for helix change)
                        Strand I                    Strand II          Helix
               1   (0.015) ....>B:...2_:[..G]G-----C[..C]:..71_:B<.... (0.014)     |
               2   (0.012) ....>B:...3_:[..G]G-----C[..C]:..70_:B<.... (0.005)     |
               3   (0.017) ....>B:...4_:[..G]G-----C[..C]:..69_:B<.... (0.010)     |
               4   (0.012) ....>B:...5_:[..G]G-----C[..C]:..68_:B<.... (0.008)     |
               5   (0.020) ....>B:...6_:[..U]U-----A[..A]:..67_:B<.... (0.011)     |
               6   (0.011) ....>B:...7_:[..A]A-----U[..U]:..66_:B<.... (0.014)     |
               7   (0.017) ....>B:..49_:[..C]C-----G[..G]:..65_:B<.... (0.010)     |
               8   (0.021) ....>B:..50_:[..G]G-----C[..C]:..64_:B<.... (0.008)     |
               9   (0.009) ....>B:..51_:[..A]A-----U[..U]:..63_:B<.... (0.017)     |
              10   (0.012) ....>B:..52_:[..G]G-----C[..C]:..62_:B<.... (0.012)     |
              11   (0.010) ....>B:..53_:[..G]G-----C[..C]:..61_:B<.... (0.007)     |
              12   (0.009) ....>B:..54_:[..U]U-**--A[..A]:..58_:B<.... (0.011)     |
              13   (0.015) ....>B:..55_:[..U]U-**+-G[..G]:..18_:B<.... (0.014)     x
              14   (0.010) ....>B:..37_:[..A]A-**--U[..U]:..33_:B<.... (0.017)     |
              15   (0.018) ....>B:..38_:[..U]U-*---U[..U]:..32_:B<.... (0.019)     |
              16   (0.014) ....>B:..39_:[..U]U-----A[..A]:..31_:B<.... (0.011)     |
              17   (0.011) ....>B:..40_:[..C]C-----G[..G]:..30_:B<.... (0.008)     |
              18   (0.010) ....>B:..41_:[..C]C-----G[..G]:..29_:B<.... (0.012)     |
              19   (0.008) ....>B:..42_:[..G]G-----C[..C]:..28_:B<.... (0.009)     |
              20   (0.010) ....>B:..43_:[..G]G-----C[..C]:..27_:B<.... (0.008)     |
              21   (0.012) ....>B:..44_:[..C]C-**--A[..A]:..26_:B<.... (0.014)     |
              22   (0.014) ....>B:..10_:[..G]G-----C[..C]:..25_:B<.... (0.008)     |
              23   (0.009) ....>B:..11_:[..C]C-----G[..G]:..24_:B<.... (0.016)     |
              24   (0.010) ....>B:..12_:[..C]C-----G[..G]:..23_:B<.... (0.015)     |
              25   (0.010) ....>B:..13_:[..A]A-**+-A[..A]:..45_:B<.... (0.012)     |
              26   (0.013) ....>B:..14_:[..A]A-**--U[..U]:...8_:B<.... (0.030)     |
              27   (0.013) ....>B:..15_:[..G]G-**+-C[..C]:..48_:B<.... (0.011)     x
              28   (0.015) ....>B:..19_:[..G]G-----C[..C]:..56_:B<.... (0.009)     +

                Note: This structure contains 8[7] non-Watson-Crick base-pairs.

Cтебли образуются при комплементарном взаимодействии следующих пар участков:
B2-7:----:B71-66
B49-53:----:B65-61
B39-44:----:B31-26
B10-12:----:B25-23 Кроме водородных связей, поддерживающих стебли, можно заметить другие, стабилизирующие третичную структуру тРНК:
B:..54_:[..U]U-**--A[..A]:..58_:B
B:..55_:[..U]U-**+-G[..G]:..18_:B
B:..37_:[..A]A-**--U[..U]:..33_:B
B:..38_:[..U]U-*---U[..U]:..32_:B
B:..13_:[..A]A-**+-A[..A]:..45_:B
B:..15_:[..G]G-**+-C[..C]:..48_:B
B:..13_:[..A]A-**+-A[..A]:..45_:B
B:..14_:[..A]A-**--U[..U]:...8_:B
B:..15_:[..G]G-**+-C[..C]:..48_:B
В структуре присутствует 8 неканонических пар, они и указаны выше. А так же еще одна пара: B:..44_:[..C]C-**--A[..A]:..26_:B

Задание 3

Вставка 2: 1gts.out 
     step      i1-i2        i1-j2        j1-i2        j1-j2        sum
   1 GG/CC  3.94( 2.63)  0.00( 0.00)  0.11( 0.00)  0.45( 0.00)  4.50( 2.63)
   2 GG/CC  3.47( 2.13)  0.00( 0.00)  0.32( 0.00)  0.06( 0.00)  3.85( 2.13)
   3 GG/CC  4.03( 2.40)  0.00( 0.00)  0.43( 0.00)  0.00( 0.00)  4.46( 2.40)
   4 GU/AC  6.72( 4.06)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  3.98( 2.46) 10.69( 6.52)
   5 UA/UA  0.57( 0.00)  0.00( 0.00)  0.99( 0.81)  0.27( 0.00)  1.83( 0.81)
   6 AC/GU  3.17( 1.94)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  6.23( 3.27)  9.40( 5.21)
   7 CG/CG  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  5.38( 2.44)  0.00( 0.00)  5.38( 2.44)
   8 GA/UC  4.81( 3.25)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  2.38( 0.36)  7.19( 3.62)
   9 AG/CU  2.80( 2.62)  0.00( 0.00)  0.43( 0.00)  0.16( 0.00)  3.38( 2.62)
  10 GG/CC  3.44( 1.90)  0.00( 0.00)  1.26( 0.00)  0.00( 0.00)  4.70( 1.90)
  11 GU/AC  6.64( 3.76)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  4.74( 1.88) 11.38( 5.63)
  12 UU/GA  4.64( 1.93)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  6.32( 3.38) 10.96( 5.31)
  13 UA/UG  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)
  14 AU/UU  4.44( 0.95)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  4.06( 2.00)  8.49( 2.95)
  15 UU/AU  1.18( 0.28)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  6.21( 3.83)  7.39( 4.11)
  16 UC/GA  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  0.02( 0.00)  2.71( 1.21)  2.73( 1.21)
  17 CC/GG  0.31( 0.00)  0.00( 0.00)  0.45( 0.00)  3.81( 2.49)  4.57( 2.49)
  18 CG/CG  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  5.89( 2.70)  0.00( 0.00)  5.89( 2.70)
  19 GG/CC  3.71( 2.31)  0.00( 0.00)  0.60( 0.00)  0.06( 0.00)  4.37( 2.31)
  20 GC/AC  6.71( 3.74)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  4.45( 2.11) 11.16( 5.85)
  21 CG/CA  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)
  22 GC/GC  4.62( 1.70)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  5.86( 2.85) 10.47( 4.54)
  23 CC/GG  0.06( 0.00)  0.00( 0.00)  0.34( 0.00)  2.63( 1.12)  3.03( 1.12)
  24 CA/AG  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)
  25 AA/UA  0.00( 0.00)  2.55( 0.10)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  2.55( 0.10)
  26 AG/CU  3.78( 1.42)  0.00( 0.00)  0.04( 0.00)  0.00( 0.00)  3.82( 1.42)
  27 GG/CC  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)
****************************************************************************

                Note: This structure contains 8[7] non-Watson-Crick base-pairs.

В таблице из фрагмента файла 1gts.out последнем столбце вне скобок указана площадь пересечения между многоугольниками, образованными атомами нуклеотидов, в скобках — только пересечение многоугольников, образованных кольцом азотистого основания. Таким образом, реальное стекинг-взаимодействие по предположению должно быть наиболее сильным для той четверки оснований, где число в скобках максимально. Это верно для четвёртой четвёрки оснований GU/AC.
B:...5_:[..G]G-----C[..C]:..68_:B
B:...6_:[..U]U-----A[..A]:..67_:
В файле stacking.pdb это Section #0004. Далее было получено стандартное изображение стекинг-взаимодействия. Картинка ниже.

Term 3

Main page

© Artemiy Polozhintsev (Артемий Положинцев) 2016