A- и В- формы ДНК. Структура РНК

Задание №1

Образование различных форм ДНК связано с тремя возможностями: разные конформации дезоксирибозы (C2'-эндо/C3'-эндо), вращение вокруг смежных связей, из которых состоит фосфодезоксирибозный остов, и вращение вокруг С1'- N гликозидной связи (син-/анти- конформации).

B-форма наиболее вероятна при стандартных условиях. A-форма образуется при недостатке воды, необходима для образования ДНК-РНК коплексов, так как РНК имеет A-форму. Появление Z-формы ДНК, образованной чередующимися остатками C и G или 5-метил-С и G, катализируют негативная сверхспирализация ДНК, высокое содержание солей и некоторые катионы, предполагается, что фрагменты Z-ДНК, обнаруженные и у прокариот, и у эукариот, могут играть роль в регуляции экспрессии и в генетической рекомбинации.

С помощью программы fiber пакета 3DNA построены А-форма, Б-форма ДНК, одна из цепочек которых представляет собой 5 раз повторенную последовательность "GATC". Также построен дуплекс ДНК Z-формы, состоящих из 10 повторов последовательности "CG".

Задание №2

Для задания выбран остаток тимина [DT]11:A B-формы. Определены атомы основания, обращенные в сторону большой и малой бороздок:








С помощью Jmol было проведено сравнение основных спиральных параметров разных форм ДНК. Результаты представлены в таблице 1.
Характеристика A-форма B-форма Z-форма
Тип спирали Правая Правая Левая
Шаг спирали (A) 28,03 33,75 43,50
Число оснований на виток 11 10 12
Ширина большой бороздки (для гуанина) 16,81 9[DA]14:A.P #269 - [DG]29:B.P #575) 17,21 (DG]29:B.P #575 - [DG]9:A.P #165) 18,59 ([DG]7:A.P #124 - [DC]32:B.P #638)
Ширина малой бороздки (для гуанина) 7,98 ([DG]9:A.P #165 - [DA]26:B.P #515) 11,69 ([DC]12:A.P #228 - [DG]33:B.P #657) 8,68 ([DG]35:B.P #698 - [DG]11:A.P #206)



Задание №3

PDB-файл 1QTQ содержит комплекс глутаминил-тРНК-синтазы и тРНК. PDB-файл 1LRR - комлекс SeqA и полуметилированной ДНК.

С помощью программ find_pair и analyze пакета 3DNA были проанализированы структуры 1qtq и 1lrr.

В таблице 2 представлены значения торсионных углов заданных тРНК и ДНК, а также данные для различных форм ДНК.


Цепь alpha beta gamma delta epsilon zeta chi
ДНК 1lrr 1 -54,59 67,68 39,30 138,22 -76,93 -77,02 -84,48
ДНК 1lrr 2 -47,45 100,03 36,23 142,29 -107,22 -91,94 -106,91
тРНК 1qtq 1 -19,41 19,93 68,54 90,75 -128,02 -67, 91 -134,86
тРНК 1qtq 2 -27,45 1,06 59,49 89,91 -150,23 -71,37 -118,575
А-форма ДНК -56 173 42 80 -148 -75 -160
B-форма ДНК -30 136 31 143 -141 -161 -98




Значения торсионных углов тРНК наиболее схожи со значениями A-формы ДНК.

Наиболее отклоняющиеся от среднего значения нуклеотиды тРНК - 6A, 26A, 28G первой цепи и 13G, 27C, 12A второй цепи, ДНК - 4С, 13С, 16С первой цепи и 23G, 11G, 9C второй цепи.



Полученные данные по структуре водородных связей: 

 RMSD of the bases (----- for WC bp, + for isolated bp, x for helix change)

            Strand I                    Strand II          Helix
   1   (0.005) ....>B:.902_:[..G]G-----C[..C]:.971_:B<....(0.004)     
   2   (0.007) ....>B:.903_:[..G]G-----C[..C]:.970_:B<....(0.005)     
   3   (0.009) ....>B:.904_:[..G]G-----C[..C]:.969_:B<....(0.003)     
   4   (0.003) ....>B:.905_:[..G]G-----C[..C]:.968_:B<....(0.005)     
   5   (0.006) ....>B:.906_:[..U]U-----A[..A]:.967_:B<....(0.004)     
   6   (0.004) ....>B:.907_:[..A]A-----U[..U]:.966_:B<....(0.002)     
   7   (0.002) ....>B:.949_:[..C]C-----G[..G]:.965_:B<....(0.003)     
   8   (0.003) ....>B:.950_:[..G]G-----C[..C]:.964_:B<....(0.003)    
   9   (0.003) ....>B:.951_:[..A]A-----U[..U]:.963_:B<....(0.002)     
  10   (0.008) ....>B:.952_:[..G]G-----C[..C]:.962_:B<....(0.003)     
  11   (0.004) ....>B:.953_:[..G]G-----C[..C]:.961_:B<....(0.004)     
  12   (0.002) ....>B:.954_:[..U]U-**--A[..A]:.958_:B<....(0.004)     
  13   (0.004) ....>B:.955_:[..U]U-**+-G[..G]:.918_:B<....(0.013)     
  14   (0.002) ....>B:.937_:[..A]A-**--U[..U]:.933_:B<....(0.004)     
  15   (0.006) ....>B:.938_:[..U]U-**--U[..U]:.932_:B<....(0.004)     
  16   (0.003) ....>B:.939_:[..U]U-----A[..A]:.931_:B<....(0.004)     
  17   (0.006) ....>B:.940_:[..C]C-*---G[..G]:.930_:B<....(0.010)     
  18   (0.006) ....>B:.941_:[..C]C-----G[..G]:.929_:B<....(0.003)     
  19   (0.007) ....>B:.942_:[..G]G-----C[..C]:.928_:B<....(0.003)    
  20   (0.006) ....>B:.943_:[..G]G-----C[..C]:.927_:B<....(0.004)     
  21   (0.005) ....>B:.944_:[..C]C-*---A[..A]:.926_:B<....(0.009)     
  22   (0.005) ....>B:.910_:[..G]G-----C[..C]:.925_:B<....(0.003)     
  23   (0.006) ....>B:.911_:[..C]C-----G[..G]:.924_:B<....(0.008)     
  24   (0.008) ....>B:.912_:[..C]C-----G[..G]:.923_:B<....(0.005)     
  25   (0.003) ....>B:.913_:[..A]A-**+-A[..A]:.945_:B<....(0.005)     
  26   (0.004) ....>B:.914_:[..A]A-**--U[..U]:.908_:B<....(0.009)     
  27   (0.020) ....>B:.915_:[..G]G-**+-C[..C]:.948_:B<....(0.003)     
  28   (0.008) ....>B:.919_:[..G]G-----C[..C]:.956_:B<....(0.003)

Стебли образуют нуклеотиды:














Неканонические водородные пары: .
Пары образуют 954U и 958A, 955U и 918G, 937A и 933U, 938U и 932U, 940C и 930G, 944C и 926A, 913A и 945A, 915G и 948C. В списке есть комплиметарные пары AU и CG, связанные не стандартными Уотсон-Криковскими взаимодействиями.

© Сурикова Елена 2016