Структура тРНК и ДНК-белковые контакты

Предсказание вторичной структуры тРНК 1F7U

Как понятно из названия, TRNA(ARG) - это транспортная РНК для аргинина.

Из таблицы 1 видно, что einverted угадал только акцепторный стебель

Табл. 1 Сравнение полученных данных
Участок структуры Позиции в структуре (по результатам find_pair) Результаты предсказания с помощью einverted Результаты предсказания по алгоритму Зукера, Vienna
Акцепторный стебель 5’- 1-7 -3’
5’- 66-72 -3’		 5’- 2-7 -3’
5’- 66-72 -3’		 5’- 1-5 -3’
5’- 68-72 -3’
D-стебель 5’- 10-15 -3’
5’- 22-25 -3’ 		- 5’- 6-11 -3’
5’- 17-23 -3’
Антикодоновый стебель 5’- 39-44 -3’
5’- 26-31 -3’		 - 5’- 36-43 -3’
5’- 25-28 -3’
T-стебель 5’- 48-56 -3’
5’- 58-65 -3’		 - 5’- 49-55 -3’
5’- 64-67 -3’
Общее число канонических пар нуклеотидов 27 7 27
tRNA helices
Рис.1 Стебли, найденные с помощью find_pair

1F7U_1_Chain_ss
Рис.2 Визуализация с помощью Vienna
MFE
Рис.3 Модель минимальной энергии
MFE
Рис.4 Модель центроиды

Выдача RNAfold:

1F7U_1|Chain A[auth B]|TRNA(ARG)|null
UUCCUCGUGGCCCAAUGGUCACGGCGUCUGGCUGCGAACCAGAAGAUUCCAGGUUCAAGUCCUGGCGGGGAAGCCA
((((((((((((....))))))).((((.((((..(((((.((....))..))))).)).)).))))))))).... (-27.60)

ДНК-белковые контакты

Рис.4 Кислороды в ДНК
Рис.5 Кислороды в составе фосфатов
Рис.6 Азоты в ДНК

Скрипт для выделения групп в Jmol

Скрипт для отображения контактов для PyMol

Табл. 2 Контакты атомов белка с ДНК в комплексе 1TRO
Контакты атомов белка с Полярные Неполярные Всего
остатками 2'-дезоксирибозы 126 69 195
остатками фосфорной кислоты 170 48 218
остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки 105 11 116
остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки 12 0 12
остатками азотистых оснований (неуточнённые по бороздке) 1 24 25

По данным таблицы наглядно видно преобладание контактов белка с азотистыми основаниями со стороны большой бороздки по сравнению с малой бороздкой. Это объясняется тем, что в большой бороздке расстояние между сахарофосфатными остовами ДНК больше, поэтому азотистые основания становятся более доступными для взаимодействия с аминокислотными остатками белка. В малой бороздке основания больше экранированы остовом ДНК, что затрудняет возможность прямых контактов.
Также видно, что белок образует большее число контактов с фосфатными группами, чем с полярными атомами нуклеозида. Это связано с тем, что белок взаимодействует с сахарофосфатным остовом, удерживая комплекс белок–ДНК. Фосфатные группы несут отрицательный заряд, поэтому они эффективно взаимодействуют с положительно заряженными аминокислотами (аргинин и лизин например).

Для нашего комплекса nuclot выдаёт Segmentation fault, поэтому мы взяли струкуру 1I3J.

Табл. 3 Контакты атомов белка с ДНК в комплексе I13J
Контакты атомов белка с Полярные Неполярные Всего
остатками 2'-дезоксирибозы 45 148 193
остатками фосфорной кислоты 59 27 86
остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки 41 4 45
остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки 9 0 9
остатками азотистых оснований (неуточнённые по бороздке) 0 18 18

Больше всего контактов образует Arg168, вот например с кислородом в сахаре аденина 49:

Рис. 7 Контакт Arg168 с Аденином 49

В целом, вероятно, это самый важный остаток в структуре потому что он образует контакты с двумя соседними аденинами, с DA-48 непосредственно с азотистым основанием:

Рис. 8 Контакт Arg168 с DA-48 и DA-49