Комплексы ДНК-белок

Задание 1. Предсказание вторичной структуры заданной тРНК.

  • Упр.1 - Предсказание вторичной структуры тРНК путем поиска инвертированных повторов.
    Программа einverted из пакета EMBOSS позволяет найти инвертированные участки в нуклеотидных последовательностях. Найдём возможные комплементарные участки в последовательности исследуемой тРНК - структуры 1I9V.pdb (последовательность тРНК можно найти в файле 1I9V.fasta) с помощью следующей команды:
    einverted 1I9V.fasta
    Необходимы параметры:
    Gap penalty: 12
    Minimum score threshold: 1
    Match score: 3
    Mismatch score: -3

    Полученный файл: 1I9V.inv
    Результат: 
    SEQUENCE: Score 18: 8/10 ( 80%) matches, 0 gaps
      22 gagcgccaga 31      
         || | |||||
      48 ctggaggtct 39      

SEQUENCE: Score 15: 5/5 (100%) matches, 0 gaps
      49 ctgtg 53      
         |||||
      65 gacac 61
  • Упр.2 - Предсказание вторичной структуры тРНК по алгоритму Зукера.
    Программа mfold из пакета EMBOSS реализует алгоритм Зукера. Не изменяя параметры (P=5) получим наиболее близкую к предполагаемой структуру:

    Рис.1. Структура тРНК, полученная с помощью алгоритма Зукера.

    Также, с помощью онлайн - сервиса RNAfold web server была получена еще одна версия предсказания структуры:

    Рис.2. Структура тРНК, полученная с помощью онлайн - сервиса.

  • Реальная и предсказанная вторичная структура тРНК из файла 1I9V.pdb
    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')
    Всего 7 пар    		 предсказано 0 пар предсказано 6 пар из 7 (кроме 7-66)
    D-стебель (5') 10-13 (3')
    (5') 22-25 (3')
    всего 4 пары    		 предсказано 0 пар все 4 пары предсказаны
    T-стебель (5') 49-52 (3')
    (5') 62-65 (3')
    всего 4 пары    		 предсказано 5 пар (+ пара 53-61) предсказаны все 4 пары + пара 53-61
    Антикодоновый стебель (5') 40-43 (3')
    (5') 27-30 (3')
    всего 4 пары    		 предсказано 4 пары + 26-31 и комплементарная ей цепь 48-43 все 4 пары предсказаны + пара 39-31
    Общее число канонических пар нуклеотидов 20 15 20


Задание 2. Поиск ДНК-белковых контактов в заданной структуре.


  • Упражнение 1. Скрипт 1 последовательно показывает в приведенном ниже jmol-апплете множества:

    1. Множество атомов кислорода 2'-дезоксирибозы - set1.
    2. Множество атомов кислорода в остатке фосфорной кислоты - set2.
    3. Множество атомов азота в азотистых основаниях - set3.
  • Упражнение 2. Описание ДНК-белковых контактов в заданной структуре. Сравнение количеств контактов разной природы.

    Будем считать полярными атомы кислорода и азота, а неполярными - атомы углерода, фосфора и серы. Назовем полярным контактом ситуацию, в которой расстояние между полярным атомом белка и полярным атомом ДНК меньше 3.5A. Аналогично, неполярным контактом будем считать пару неполярных атомов на расстоянии меньше 4.5A.

    Скрипт 2 иллюстрирует всё вышенаписанное в приведенном ниже jmol-апплете.

Контакты атомов белка с: Полярные Неполярные Всего
остатками 2'-дезоксирибозы 7 53 60
остатками фосфорной кислоты 20 37 57
остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки 3 16 19
остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки 4 9 13

После того, как структура загрузится, надо выбрать сценарий:

1. Запустить скрипт:

2. Продолжить исполнение скрипта:

Text of the script 1
Text of the script 2

Jmol output:


  • Упражнение 3. Для получения изображений используем следующие команды:

remediator --old "1MDM.pdb" > "1MDM_old.pdb"
nucplot 1MDM_old.pdb

Рис.1. Схема ДНК-белковых контактов-1. Рис.2. Схема ДНК-белковых контактов-2. Рис.3. Схема ДНК-белковых контактов-3.

Аминокислотных остатков с наибольшим числом указанных на схеме контактов с ДНК несколько: остатки Gly85, Gly30, Asn21, Arg391 и Gly84. Все они образуют по 2 контакта. Аминокислотный остаток, наиболее важный для распознавания последовательности ДНК - Arg, т.к. Arg56, Arg391 и Arg394 взаимодействуют с азотистыми основаниями с образованием наибольшего числа водородных связей.

  • Примеры контакта белка с ДНК:


Изображение контакта Gly85 c ДНК. Изображение контакта Arg391 с ДНК.


Назад к странице семестров

© Andrew Sigorskih,2015.