Задание 1. Предсказание вторичной структуры заданной тРНК

Упражнение 1.

С помощью пакета EMBOSS, работающего под операционной системой Linux, мы проанализировали вторичную структуру 1gtrRNA на наличие инвертированных повторов. Для этого из PDB был скачан файл в fasta-формате, вырезана часть с нуклеотидами, перенесена в новый файл 1GTR.fasta. Далее выполнена команда einverted 1GTR.fasta -threshold 1 (мы перебрали несколько значений threshold) Выходной файл: sequence.inv.

find_pair	einverted

Видно, что команда einverted нашла меньше пар, чем find_pair. Нумерация оснований сдвинута.

Упражнение 2.

Далее была использована web-версия программы RNAfold . Удачной является структура, полученная в первый раз (Рис.1):

Далее было проведено сравнение результатов работы команд из предыдущего и из этого практикумов (Табл. 2).

Примечание. Результат работы не web-версии RNAfold (команды export PATH=${PATH}:/home/preps/golovin/progs/bin, далее cat my.fasta | RNAfold --MEA представлен ниже (Рис.2). Обозначения: точки - нуклеотиды, не образующие водородные связи, круглые скобки - нуклеотиды, образующие водородные связи, квадратные и фигурные скобки - взаимодействия, образующие псевдоузлы.

Задание 2. Поиск ДНК-белковых контактов в заданной структуре

Упражнение 1.

Далее был написан скрипт для Jmol, в котором последовательно проходят изображения всего белкового комплекса 1rh6, только ДНК комплекса, затем красным выделяется множество атомов кислорода 2'-дезоксирибозы, желтым - множество атомов кислорода в остатке фосфорной кислоты, синим - множество атомов азота в азотистых основаниях.

Упражнение 2.

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 3.5Å. Аналогично, неполярным контактом будем считать пару неполярных атомов на расстоянии меньше 4.5Å. Опишем ДНК-белковые контакты в 1rh6 учитывая лишь цепь B белка. Мы выполнили скрипт (последовательность действий в Jmol), определяя количество связей как наименьшее количество выделенных атомов на каждом шаге (Табл. 3).

Видно, что цепь белка удерживается в основном неполярными связями с сахарофосфатным остовом, а его взаимодействие с атомами малой бороздки практически сводится к нулю.

Скрипт с визуализацией атомов.

Упражнение 3.

С помощью команд remediator --old ''1rh6.pdb'' > ''1rh6_old.pdb'' (для перевода pdb-файла в старый формат) и nucplot 1rh6_old.pdb было получен файл nucplot.ps.

Затем была скачана программа GSview, в ней открыт файл nucpol.ps. Сохраненная в jpg-формате популярная схема ДНК-белковых контактов представлена ниже (Рис. 3, 4).

Чтобы понять, какие аминокислотные остатки образуют больше всего связей, мы перенесли информацию из файла 1rh6_old.bond (один из файлов, полученных по команде nucplot) в Excel: см. файл с расчётом. Получилось, что наибольшее количество связей (2) образуют остатки Ser17, Arg23, Tyr41. Их можно найти и на рисунках выше.

Упражнение 4.

Наиболее важными для распознавания последовательности ДНК, наверное, являются остатки, удоволетворящие критериям:
1) максимальное число связей -> Ser17, Arg23, Tyr41
2) связи с нуклеотидами, а не с сахарофосфатным остовом -> Ser17 и Tyr41 образуют связи с атомами кислорода остатков фосфорной кислоты, то есть с сахарофосфатным остовом, а Arg23 - c атомами N7 и O4, относящимся к 2 нуклеотидам -> Arg23 самый важный для распознавания.

На рисунке 5 представлены взаимодействия [ARG]23:B.NH1 - [DG]5:C.N7 (Рис. 5), на рисунке 6 [DT]6:C.O4 - [ARG]23:B.NH2 (Рис. 6).