Комплексы ДНК-белок
На главную

Задание 1. Предсказание вторичной структуры заданной тРНК
  • Вторичная структура тРНК (1G59) предсказывалась с помощью программы einverted, которая находит инвертированные участки в нуклеотидных последовательностях. Для того, чтобы получить наиболее правдоподобную структуру, я действовала так: задав параметры gap penalty: 4, minimum score treshold: 50, match score: 10, mismatch score: -4, получила выравнивание: 
    1G59: Score 160: 23/28 ( 82%) matches, 15 gaps
       1 g-g-ccccatcgtctagcgg-ttaggacgcggccc-tctcaag 39      
         | | |||||  |    | ||  | | || |  ||| | ||  |
      73 cactggggt--c----ccccttagcttg-g--gggcaaag--c 42

    Результат - первая половина последовательности выровнена со второй, такие предсказания вторичной структуры ненадёжны. Однако нуклеотиды с 3 по 7 спаренные, а это значит, что в структуре такой стебель действительно есть.
  • Проанализируем РНК с помощью алгоритма Зукера. Результат - на рисунке ниже:
    Изображение тРНК, полученное при помощи алгоритма Зукера

    • Таблица 1. Сравнения предсказаний структуры тРНК
    Участок структуры Позиции в структуре (по результатам find_pair) Результаты предсказания с помощью einverted Результаты предсказания по алгоритму Зукера
    Акцепторный стебель 5' 01-07 3'
    3' 72-66 5'
    7 пар     		6 пар из 7 7 пар из 7
    D-стебель 5' 10-12 3'
    3' 25-23 5'
    3 пары     		- 3 пары из 3 + 2 лишних
    T-стебель 5' 26-32 3'
    3' 44-38 5'
    7 пар     		- 5 пар из 7
    Антикодоновый стебель 5' 49-54 3'
    3' 65-58 5'
    7 пар     		- 5 пар из 7
    Общее число канонических пар нуклеотидов 24 23 22

    Задание 2.
    Зададим с помощью команды define множества атомов в JMol:
  • атомы кислорода 2'-дезоксирибозы (set1)
  • атомы кислорода в остатке фосфорной кислоты (set2)
  • атомы азота в азотистых основаниях (set3)

    • Скрипт, который задаёт эти множества можно найти здесь. Теперь получим скрипт, вызов которого в JMol даст:
    1) изображение всей структуры ДНК
    2)только ДНК в проволочной модели
    3)той же модели, но с выделенными шариками множеством атомов set1, затем set2 и set3.
  • Теперь опишем ДНК-белковые контакты в заданной структуре ДНК. 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.
    Таблица 2. Число контактов между ДНК и белком в 1DDN
    Контакты атомов белка с различными остатками Полярные Неполярные Всего
    2'-дезоксирибозы 13 47 60
    фосфорной кислоты 45 129 174
    азотистых оснований со стороны большой бороздки 9 21 30
    азотистых оснований со стороны малой бороздки 0 3 3

    Больше всего неполярных контактов белка с фосфорной кислотой. Также примечательно, что белок лежит почти исключительно в больших бороздках ДНК (см. Таблицу 1).

  • Проанализируем схему ДНК-белковых контактов, полученных с помощью программы nucplot:
    Рисунок 1. Рисунок 2. Рисунок 3. Рисунок 4.

    Теперь найдём аминокислотный остаток, образующий больше всего контактов с ДНК. Это Arg29 из цепи D (образует 3 водородных связи)(см. рисунок 1).
  • По моему мнению, наиболее важным аминокислотным остатком для распознавания последовательности ДНК может служить аргинин. Во-первых, почти все аргинины расположены в альфа-спирали, конформационно устойчивой части белка. Во-вторых, аргинин образует почти все водородные связи с ДНК.
    Рис.5. Все аргинины в белке выделены красным

    Рис.6. Одна из водородных связей между аргинином (выделен cpk) и ДНК (выделена синим)
    • © Елена Очередько,2015.