A-, В-, Z- формы ДНК. Структура РНК
Рассмотрение структур ДНК разных форм с помощью Jmol
|
|
Перед тем как нажать на кнопку, нажмите на картинку, чтобы увидеть исходную структуру! Запуск скрипта: После нажатия кнопки 'Show A-T pair' Вы увидите пару A-T, где красным будут обозначены атомы N9 у A и N1 у T. Как раз через них можно провести условную прямую и прикинуть, какие атомы явно 'смотрят' вверх (большая бороздка) и вниз (малая бороздка). *Апплет показывает B-форму ДНК! Нельзя обобществлять 'направление' атомов B-формы ДНК на все формы ДНК! |
Схематичное изображение оснований с помощью MarvinSketch
Как было сказано выше, атомы располагаются относительно бороздок у разных форм ДНК по-разному.
 |
 |
Рис. 1*. Схематичное изображение T в ДНК А-формы. (картинка слева)
Рис. 2*. Схематичное изображение T в ДНК B-формы. (картинка справа)
*Красным обозначены атомы, которые направлены в сторону большой бороздки, синим - малой. Черным отмечен атом, который нельзя четко отнести к какой-либо бороздке.
Итоги:
А-форма: в сторону большой бороздки обращены атомы [DA]10:A.С2, [DA]10:A.O2; в сторону малой бороздки обращены атомы [DA]10:A.N3, [DA]10:A.C4, [DA]10:A.O4, [DA]10:A.C5, [DA]10:A.C7 ([DA]10:A.C5M), [DA]10:A.C6; остальные атомы основания [DA]10:A.N1.
В-форма: в сторону большой бороздки обращены атомы [DA]10:A.N3, [DA]10:A.C4, [DA]10:A.O4, [DA]10:A.C5, [DA]10:A.C7 ([DA]10:A.C5M), [DA]10:A.C6; в сторону малой бороздки обращены атомы [DA]10:A.С2, [DA]10:A.O2; остальные атомы основания [DA]10:A.N1.
Z-форма:-
Основные параметры разных форм ДНК
| Таблица 1. Основные параметры разных форм ДНК | |||
|---|---|---|---|
| A-форма | B-форма | Z-форма | |
| Тип спирали (правая или левая) | правая | правая | левая |
| Шаг спирали (А) | 28.03 | 33.75 | 43.50 |
| Число оснований на виток | 11 | 10 | 12 |
| Ширина большой бороздки, A | 16.81 ([T]7:A.P) | 17.21 ([G]33:B.P) | 17.71 ([G]37:B.P) |
| Ширина малой бороздки, A | 7.98 ([T]27:B.P) | 11.69 ([C]32:B.P) | 7.20 ([C]34:B.P) |
Рис. 3. Измерения в А-форме.
Рис. 4. Измерения в B-форме.
Рис. 5. Измерения в Z-форме.
| Таблица 2. Сравнение торсионных углов (тимин) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Форма/угол | α | β | γ | δ | ε | ζ | χ |
| A-форма ДНК | -51.7 | 174.8 | 41.7 | 79.1 | -147.8 | -75.1 | -157.2 |
| B-форма ДНК | -29.9 | 136.3 | 31.2 | 143.3 | -140.8 | -160.5 | -98.0 |
 |
 |
Рис. 6. Торсионные углы в ДНК A-формы. (картинка слева)
Рис. 7. Торсионные углы в ДНК B-формы. (картинка справа)
Определение параметров структур нуклеиновых кислот с помощью программ пакета 3DNA
 |
 |
Рис. 8. Вычисленные торсионные углы для первой цепи тРНК. (картинка слева)
Рис. 9. Вычисленные торсионные углы для второй цепи тРНК. (картинка справа)
| Таблица 3. Торсионные углы тРНК | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| α | β | γ | δ | ε | ζ | χ | |
| Среднее значение, ° | -54.95 | 107.11 | 64.67 | 84.17 | -144.23 | -75.46 | -148.53 |
| Наиболее деформированный нуклеотид | C24-S1 | U23-S1 | C24-S1 | G27-S1 | A13-S2 | C26-S2 | C12-S2 |
 |
 |
Рис. 9. Вычисленные торсионные углы для первой цепи ДНК А-формы. (картинка слева)
Рис. 10. Вычисленные торсионные углы для второй цепи ДНК А-формы. (картинка справа)
| Таблица 4. Торсионные углы ДНК А-формы | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| α | β | γ | δ | ε | ζ | χ | |
| Среднее значение, ° | -51.70 | 174.80 | 41.70 | 79.09 | -147.79 | -75.10 | -157.20 |
 |
 |
Рис. 11. Вычисленные торсионные углы для первой цепи ДНК B-формы. (картинка слева)
Рис. 12. Вычисленные торсионные углы для второй цепи ДНК B-формы. (картинка справа)
| Таблица 5. Торсионные углы ДНК B-формы | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| α | β | γ | δ | ε | ζ | χ | |
| Среднее значение, ° | -29.9 | 136.34 | 31.14 | 143.34 | -140.08 | -160.5 | -97.99 |
 |
 |
Рис. 13. Вычисленные торсионные углы для первой цепи ДНК Z-формы. (картинка слева)
Рис. 14. Вычисленные торсионные углы для второй цепи ДНК Z-формы. (картинка справа)
| Таблица 6. Торсионные углы ДНК Z-формы | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| α | β | γ | δ | ε | ζ | χ | |
| Среднее значение, ° | -43.78 | 21.12 | -61.47 | 116.25 | -100.05 | 8.58 | -47.8 |
**Итоги!
Все средние значения были посчитаны с помощью Excel. Если сравнить значения углов в разных формах ДНК, можно заметить, что в целом (!) значения приблизительно равны в A- и B-формах, зато разительно отличаются от значений в Z-форме (как минимум А- и В-формы являются правозакрученными спиралями, в отличие от Z-формы).
Рис. 15. Структура водородных связей тРНК.
*Черными эллипсами обведены неканонические пары оснований. Черными прямоугольниками обведены стебли тРНК (4). Были найдены дополнительные водородные связи, не образующие стебли, которые участвуют в поддержании третичной структуры тРНК. Таких связей 4, их формируют канонические пары.
| Таблица 7. Нуклеотиды тРНК, формирующие стебли | ||
|---|---|---|
| Стебель | Номера нуклеотидов первой цепи | Номера нуклеотидов второй цепи |
| 1 | 1-7 | 66-72 |
| 2 | 49-53 | 61-65 |
| 3 | 40-44 | 26-30 |
| 4 | 10-13 | 22-25 |
Рис. 16. Стекинг взаимодествия.
*В прямоугольник обведены пары оснований с минимальной площадью перекрывания. Красный круг показывает пару оснований с максимальной площадью перекрывания.
Возьмём 12 и 15 пары оснований и построим для них изображения.
 |
 |
Рис. 17. Gt/AC. (картинка слева)
Рис. 18. AC/GC. (картинка справа)
⌘
© Emir Radkevich, 2016