Добро пожаловать на учебный сайт Аркуша Вероники

Сравнительный анализ канонической ДНК и стеблей тРНК

Задание 1

С помощью программы fiber, пакета 3DNA были получены файлы формата PDB содержащие информацию о структурах трёх молекул ДНК в различных формах: A-DNA , B DNA, Z DNA

Задание 2

Как легко заметить, сгенерированная программой структура является более конденсированной и симметричной нежели структура полученная экспериментально, вероятно силовое поле использованное для создания модели плохо отражает действительность. У обеих форм наблюдается чётко выраженный переход между большой и малой бороздками. (см. Рис.1)

Ширины бороздок соответствуют расстоянию между атомами фосфора остатков DG-14 и DC-4 (большая бороздка) и DC-4 DG-5 (малая бороздка). (см. Рис.2)

Рис.1 выравнивание структур
синий - сгенерированная
розовый - эксперементально полученная
Рис.2 ширина большой и малой бороздок



Пространственное расположение атомов азотистого основания (тимин DT7) относительно бороздок ДНК.

В сторону большой бороздки обращены атомы: c7n1, c7c2, c7o2.

В сторону малой бороздки обращены атомы: c7c4, c7c5, c7c7, c7o4.

Рис.3 общая картина
Рис.4 красным - в сторону большой
синим - в сторону малой

В таблице 1 приведены числовые характеристики раличных форм ДНК, полученных с помощью программы fiber (поскольку в задании не уточнено, были выбраны предсказанные структуры как более удобные). В Z-ДНК большая бороздка слабо различима, малая бороздка узкая и глубокая.


Таблица 1. Сравнение структур форм ДНК

Форма ДНК

А-форма ДНК

В-форма ДНК

Z-форма ДНК

Тип спирали

правая

правая

левая

Шаг спирали

25.9

30.9

42.3

Число оснований на виток

11

10

12

Ширина большой бороздки

16.8

(A/DC'8/P - B/DT'35/P)

17.2

(A/DT'11/P - B/DT'27/P)

-

Ширина малой бороздки

8.0

(A/DT'11/P - B/DC'24/P)

11.7

(A/DT'11/P - B/DA'34/P)

7.2

(A/DG'7/P - B/DG'37/P)


Задание 3

Таблица 2.  Торсионные углы

Молекула

alpha

beta

gamma

delta

epsilon

zeta

chi

tRNA 1o0b

-16.45

33.04

44.06

83.68

-124.32

-74.62

-137.8

A-DNA

62

173

52

88.3

178

-50

-160

B-DNA

63

172

54

123.13

155

-90

-117

Как мы можем видеть торсионные углы нуклеотидов в тРНК разительно отличаются от таковых в обоих формах ДНК из-за чего определить то, в какой форме находится РНК представляется сложной задачей.
Рис.5

Тем не менее если обратится к команде analyze пакета 3DNA, можно обнаружить что алгоритм распознает форму тРНК как А-форму в большинстве случаев, в остальных программа просто не даёт ответа, в связи с чем можно предположить, что состояние в котором находится тРНК приближено к A-форме ДНК заметно сильнее, нежели к другим формам.

Водородные связи и стебли

Рис.6

Стебли образованы следущими парами нуклеотидов:
  • 1 (0.014) ....>B:.902_:[..G]G-----C[..C]:.971_:B<.... (0.007) |
  • 2 (0.007) ....>B:.903_:[..G]G-----C[..C]:.970_:B<.... (0.007) |
  • 3 (0.005) ....>B:.904_:[..G]G-----C[..C]:.969_:B<.... (0.005) |
  • 4 (0.009) ....>B:.905_:[..G]G-----C[..C]:.968_:B<.... (0.007) |
  • 5 (0.012) ....>B:.906_:[..U]U-----A[..A]:.967_:B<.... (0.010) |
  • 6 (0.012) ....>B:.907_:[..A]A-----U[..U]:.966_:B<.... (0.009) |


  • 7 (0.005) ....>B:.949_:[..C]C-----G[..G]:.965_:B<.... (0.009) |
  • 8 (0.004) ....>B:.950_:[..G]G-----C[..C]:.964_:B<.... (0.003) |
  • 9 (0.003) ....>B:.951_:[..A]A-----U[..U]:.963_:B<.... (0.002) |
  • 10 (0.007) ....>B:.952_:[..G]G-----C[..C]:.962_:B<.... (0.005) |
  • 11 (0.005) ....>B:.953_:[..G]G-----C[..C]:.961_:B<.... (0.006) |
  • 12 (0.002) ....>B:.954_:[..U]U-**--A[..A]:.958_:B<.... (0.010) |


  • 14 (0.009) ....>B:.937_:[..A]A-**--U[..U]:.933_:B<.... (0.006) |
  • 15 (0.004) ....>B:.938_:[..U]U-**--U[..U]:.932_:B<.... (0.005) |
  • 16 (0.004) ....>B:.939_:[..U]U-----A[..A]:.931_:B<.... (0.003) |
  • 17 (0.003) ....>B:.940_:[..C]C-*---G[..G]:.930_:B<.... (0.009) |
  • 18 (0.005) ....>B:.941_:[..C]C-----G[..G]:.929_:B<.... (0.010) |
  • 19 (0.006) ....>B:.942_:[..G]G-----C[..C]:.928_:B<.... (0.005) |
  • 20 (0.009) ....>B:.943_:[..G]G-----C[..C]:.927_:B<.... (0.008) |
  • 21 (0.005) ....>B:.944_:[..C]C-**--A[..A]:.926_:B<.... (0.009) |


  • 22 (0.011) ....>B:.910_:[..G]G-----C[..C]:.925_:B<.... (0.005) |
  • 23 (0.002) ....>B:.911_:[..C]C-----G[..G]:.924_:B<.... (0.009) |
  • 24 (0.002) ....>B:.912_:[..C]C-----G[..G]:.923_:B<.... (0.011) |
  • 25 (0.004) ....>B:.913_:[..A]A-**+-A[..A]:.945_:B<.... (0.005) |
  • 26 (0.005) ....>B:.914_:[..A]A-**--U[..U]:.908_:B<.... (0.009) |



    • Дополнительные водородные связи:
  • 13 (0.003) ....>B:.955_:[..U]U-**+-G[..G]:.918_:B<.... (0.005) x
  • 27 (0.007) ....>B:.915_:[..G]G-**+-C[..C]:.948_:B<.... (0.019) x
  • 28 (0.026) ....>B:.919_:[..G]G-----C[..C]:.956_:B<.... (0.003) +



    • Неканонические пары нуклеотидов:
  • 12 (0.002) ....>B:.954_:[..U]U-**--A[..A]:.958_:B<.... (0.010) |
  • 13 (0.003) ....>B:.955_:[..U]U-**+-G[..G]:.918_:B<.... (0.005) x
  • 14 (0.009) ....>B:.937_:[..A]A-**--U[..U]:.933_:B<.... (0.006) |
  • 15 (0.004) ....>B:.938_:[..U]U-**--U[..U]:.932_:B<.... (0.005) |
  • 17 (0.003) ....>B:.940_:[..C]C-*---G[..G]:.930_:B<.... (0.009) |
  • 21 (0.005) ....>B:.944_:[..C]C-**--A[..A]:.926_:B<.... (0.009) |
  • 25 (0.004) ....>B:.913_:[..A]A-**+-A[..A]:.945_:B<.... (0.005) |
  • 26 (0.005) ....>B:.914_:[..A]A-**--U[..U]:.908_:B<.... (0.009) |
  • 27 (0.007) ....>B:.915_:[..G]G-**+-C[..C]:.948_:B<.... (0.019) x




    • Cтекинг-взаимодействия

    Рис.7 наибольшее перекрывание
    Рис.8 наименьшее перекрывание
    >