A- и В- формы ДНК. Структура РНК

Создание структур ДНК с необходимой последовательностью

На первой стадии было нужно создать три PDB файла со структурами A-, B- и Z-форм ДНК с заданной последовательностью. Здесь приложен архив с ними.

Сравнение структур 3-х форм ДНК

Далее было необходимо оценить, какие атомы тиминов смотрят в сторону малой бороздки, а какие в сторону большой. Для этого я использовал средства JMol. На рисунке ниже представлена структура основания, на которой красным цветом обозначены атомы, смотрящие в сторону большой бороздки, а синим - в сторону малой. Хочется отметить, что атомы, окрашеные в чёрный цвет, не смотрят, очевидно, в сторону бороздок. Для A-формы ДНК окраска точно такая же, а в Z-форма моё основание не встречается.

В сторону большой бороздки обращены атомы с32.c4, c32.o4, c32.c5, c32.c7, c32.c6
В сторону малой бороздки обращены атомы c32.c2, c32.o2

Далее представлена таблица, содержащая сравнительную характеристику данных молекул ДНК.

	A-ДНК	B-ДНК B	Z-ДНК Z
Тип	Право	Право	Лево
Шаг	28 A	33,8 A	43,5
bp/виток	11	10	12
Ширина бол. бороздки	8 A (29:B.P - 6:A.P)	17,2 A (30:B.P - 8:A.P)	9,9 A (11:A.P - 34:B.P)
Ширина мал. бороздки	16,8 A (29:B.P - 14:A.P)	11,7 A (29:B.P - 16:A.P)	18,3 A (11:A.P - 28:B.P)

Определение параметров структур нуклеиновых кислот

Определение торсионных углов

Для начала дам рисунок, показывающий расположение этих углов (рисунок взят с сайта kodomo.fbb.msu.ru ).

В результате использования программы analyze были получены значения торсионных углов для всех структур. Далее было произведено сравнение углов тРНК и ДНК, которое выявило наибольшее сходство между А-ДНК и тРНК (5 из 7 углов в пределах 20 градусов).

Далее представлена таблица со средними значениями торсионных углов в различных структурах. Основываясь на этих данных для tRNA мы моем найти наиболее "деформированный" нуклеотид. В данном случае это аденин в позиции 22:B. Значения его торсионных углов приведены в таблице. Он имеет наибольшие значения отклонения по двум из семи углов. Суммарное его отклонение также максимально.

	alpha	beta	gamma	delta	epsilon	zeta	chi
A-DNA	-51,70	174,80	41,70	79,09	-147,79	-75,10	-157,20
B-DNA	-29,90	136,34	31,14	143,34	-140,80	-160,50	-97,99
Z-DNA	-48,82	21,12	-61,47	116,25	-100,24	4,72	-47,80
t-RNA	-36,93	57,02	59,18	87,08	-110,65	-65,58	-133,09
Adenin	-161,3	-115,1	72,1	81,4	42,6	137,3	-89,9

Далее было необходимо выполнить нахождение стеблей и неканонических пар оснований в структуре РНК. Эти данные также находятся в файле ".out". По ним была составлена таблица.

	Стебли	Дополнительные связи	Неканонические пары
1	C2[G]---[C]C71 … C7[A]---[U]C66	C54[U]---[A]C58 C55[U]---[G]C18 C13[A]---[A]C45 C14[A]---[U]C8 C15[G]---[C]C48 C19[G]---[C]C56	C54[U]---[A]C58 C55[U]---[G]C18 C13[A]---[A]C45 C14[A]---[U]C8 C15[G]---[C]C48 C37[A]---[U]C33 C38[U]---[U]C32 C44[C]---[A]C26
2	C49[C]---[G]C65 … C53[G]---[C]C61
3	C37[A]---[U]C33 … C44[C]---[A]C26
4	C10[G]---[C]C25 … C12[C]---[G]C23

Дополнительно был произведён анализ стекинг взаимодействий между парами соседних нуклеотидов. Наибольшую площадь перекрывания показало пересечение 11 GU/AC (11.38 A^2). Рисунок, изображающий это пересечение, был получен с помощью программы stack2img. Сравнение его с парами с наименьшей площадью перекрывания решено было не проводить, так как это не имело смысла. Однако, интересно отметить, что данная структура располагаетя в месте перехода стебля шпильки в петлю и включает в себя неканоническое взаимодействие A и U.