Практикум 2. Структуры нуклеиновых кислот
Задание 1
Пакет 3DNA позволяет моделировать структуры нуклеиновых кислот и работать с ними. С помощью программы fiber этого пакета были построены 3 вида структур ДНК: A-, B- и Z-формы.
gatc-a.pdbgatc-b.pdbgatc-z.pdb
Задание 2
Полученные структуры были рассмотрены и измерены методами программы Jmol. Для контроля были проведены аналогичные измерения экспериментально полученной структуры A-формы. Данные измерений приведены в таблице 1. (шаг спирали измерялся между атомами фосфора)
| features | A-form | A-form(exp) | B-form | Z-form |
| Spiral form | right | right | right | left |
| Spiral step, A | 28.03 | 30.89 | 33.75 | 43.50 |
| bp per coil | 11 | 11 | 10 | 12 |
| Minor groove width | 16.81([DT]39:B-[DC]4:A) | 11.36([DG]6:B-[DC]3:A) | 11.69([DC]36:B-[DG]9:A) | 14.37([DG]29:B-[DC]18:A) |
| Major groove width | 7.98([DC]8:A-[DT]27:B) | 15.99([DG]6:B-[DG]12:A) | 17.21([DC]8:A-[DA]30:B) | 29.25([DG]9:A-[DC]26:B) |
Далее в структуре A-формы было выбрано основание гуанин (9:A). Предлагалось оценить, в сторону какой из бороздок обращены атомы основания. С помощью программы Marvin Sketch было получено изображение гуанина.
В сторону малой бороздки обращены атомы g9.n2,c2,n3,c4,n9. В сторону большой бороздки обращены атомы g9.c5,o6,c6,n7.
Задание 3
Предлагалось разобраться в некоторых функциях пакета 3DNA. Нами были получены (команды find_pair и analyze) подробные данные о структуре ранее сгенерированных моделей Α- и Β-форм ДНК, а также данные о аструктуре аргинин-тРНК. В файлах с расширением *.out была найдена информация о торсионных углах структур. С помощью Excel были вычислены средние значения этих углов. Результаты приедены в таблице 2.
| structure | alpha | beta | gamma | delta | epsilon | zeta | chi |
| A-form | -51.7 | 174.8 | 41.7 | 79.1 | -147.8 | -75.1 | -157.2 |
| B-form | -29.9 | 136.3 | 31.2 | 143.4 | -140.8 | -160.5 | -98.0 |
| argtRNA | -39.8 | 44.2 | 51.65 | 89.6 | -144.9 | -71.1 | -150.7 |
По структуре тРНК напоминает правую спираль. Если стравнение проводить по значениям торсионных углов, то структура тРНК более похожа на структуру Α-формы, чем B-формы, тем не менее различия между некоторыми углами очень заметны, и говорить о структуре тРНК как об Α- или Β-спирали некорректно.
Далее требовалось разобраться в структуре водородных связей в тРНК. Как и ожидалось, данная РНК содержит 4 стебля (выделены зеленым), также есть 9 неканонических пар (выделены красным) и 5 связей, стабилизирующих третичную структуру (выделены голубым). Можно заметить, что есть 2 неканонических пары A-U, значит водородные связи между основаниями просто по-особому располагаются. Также непривычно для нас наличие пары А-5MU в молекуле РНК.
