Исследование структуры тРНК

Краткое описание структуры в файле 1FFY.pdb

В файле приведены координаты атомов следующих молекул: изолейцил-тРНК (1 молекула), изолейцил-тРНК-синтетаза (1 молекула) (взяты из STAPHYLOCOCCUS AUREUS).
Для исследования была выбрана цепь Т, представляющая 1FFY тРНК со следующей последовательностью:


[917] 5' - GGGCUUGUAGCUCAGGUGGUUAGAGCGCACCCCUGAUAAGGGUGAGGUCGGUGGUUCAAGUCCACUCAGGCCCAC - 3' [972],

где 917 и 972 - номера первого и последнего нуклеотида.
На 3'-конце отсутствует триплет CCA, к которому могла бы присоединиться аминокислота.

Исследование вторичной структуры

С помощью программы find_pair пакета 3DNA были определены возможные водородные связи между азотистыми основаниями ((выходной файл программы) ).
В соответствии с полученными данными
акцепторный стебель состоит из участка 1-7 и комплементарного ему участка 72-66.
Т-стебель - из комплементарных участков 49-53 и 61-65;
D-стебель - из участков 10-13 и 22-25;
антикодоновый стебель - из участков 26-32 и 38-44.






Рис.1. Вторичная структура 1FFY тРНК из STAPHYLOCOCCUS AUREUS.

Скрипт для получения изображения: load 1FFY_RNA.PDB background white select all backbone 150 wireframe off cpk off color gray select 1-7:T color red select 66-72:T color red select 61-65:T color green select 49-53:T color green select 10-13:T color cyan select 22-25:T color cyan select 26-32:T color orange select 38-44:T color orange



На рис.1 - изображения остова исследуемой тРНК, где акцепторный стебель выделен красным, Т-стебель - зеленым, D-стебель - синим, антикодоновый - оранжевым. Структуру стеблевых дуплексов поддерживают 19 канонических и 4 неканонических пар оснований.
Например, пара A44 - G26:


Нужно отметить также
а)наличие вариабельной петли (45-48);
б)отсутствие остатка тимидина в Т-петле;
в)отсутствие дигидроуридинов в D-петле;


*Дополнительное задание.Антикодон изолейцина в антикодоновой петле: UAG (36-35-34)




Исследование третичной структуры

1. Была исследована возможность стекинг-взаимодействия между основаниями конца акцепторно стебля и начала Т-стебля и между антикодоновым и D-стеблем. Площадь перекрывания на этих участках очень мала (менее 3 кв. Å), поэтому был найден другой участок со стекинг-взаимодействием двух пар азотистых оснований: G50-C64 и U51-A63 с площадью перекрывания 10.34 кв.Å, что является достаточно большой величиной в сравнении с максимальным перекрыванием (11.95) и минимальным (0.00).



2. Также были обнаружены дополнительные водородные связи между основаниями D- и Т-петель: 54U-58A, 55U-18G, 19G-56C, 16G-17U (2 канонические и 2 неканонические).





Предсказание вторичной структуры тРНК

Участок структуры	Позиции в структуре (по результатам find_pair)	Результаты предсказания с помощью einverted	Результаты предсказания по алгоритму Зукера
Акцепторный стебель	5'-1-7-3' 5'-66-72-3' (7 пар)	предсказано 5 пар из 7 реальных	5'-1-7-3' 5'-66-72-3' (7 пар)
D-стебель	5'-10-13-3' 5'-22-25-3' (4 пары)	предсказано 2 пары из 4 реальных	5'-10-13-3' 5'-22-25-3' (4 пары)
Т-стебель	5'-49-53-3' 5'-61-65-3' (5 пар)	ничего не предсказано	5'-49-53-3' 5'-61-65-3' (5 пар)
Антикодоновый стебель	5'-26-32-3' 5'-38-44-3' (7 пар)	предсказано 6 пар из 7	предсказано 5 пар 5'-27-31-3' 5'-39-43-3'
Общее число канонических пар нуклеотидов	19	13	19





Лучшее изображение, полученное с помощью mfold (второе по счету):



Программа einverted нашла инвертированные повороты только при значениях параметра "Minimum score threshold" 12 и меньших (последовательно ставились значения, равные 50, 40, 30 и т.д.). Надо заметить, что при значениях данного параметра <12, результаты получались такими же, как и при значении 12.

Изображение было получено с помощью web-версии программы mfold. Параметру P придавались значения 5, 10. При P=10 было получено предсказание, наиболее близкое к реальной структуре. Оно незначительно отличается от реальной структуры засчет исключения из антикодонового стебля первой и седьмой пар нуклеотидов (две крайние), которые, кстати, являются неканоническими.