Структура тРНК

 
     

  На главную страницу третьего семестра

Задание 1.

1) Код pdb, выданный мне - 1ttt.
2) Получена структура фенилаланиновой тРНК из пивных дрожжей Saccharomyces Cerevisiae. Идентификатор бактерии - YT-1.

Помимо тРНК в структуре содержится фактор элонгации TU (ELONGATION FACTOR TU).

Всего 3 цепи тРНК (D, E, F). Выбираем, например, цепочку тРНК D и работаем с ней.

Задание 2.

Из файла 1ttt.pdb взята последовательность тРНК: 

1               5                  10

G   C   G   G   A   U   U   U   A 2MG
C   U   C   A   G H2U H2U   G   G   G 
A   G   A   G   C M2G   C   C   A   G 
A OMC   U OMG   A   A  YG   A PSU 5MC
U   G   G   A   G 7MG   U   C 5MC   U 
G   U   G 5MU PSU   C   G 1MA   U   C 
C   A   C   A   G   A   A   U   U   C 
G   C   A   C   C   A

В последовательность входят 14 модифицированных оснований 11 типов (поле HETNAM):

Обозначение Название
2MG 2N-метилгуанозин-5'-монофосфат
H2U 5,6-дигидроуридин-5'-монофосфат
M2G N2-диметилгуанозин-5'-монофосфат
OMC O2'-метилцитидин-5'-монофосфат
OMG O1'-метилгуанодин-5'-монофосфат
YG Вибутозин
PSU Псевдоуридин-5'-монофосфат
5MC 5-метилцитидин-5'-монофосфат
7MG 7-метилгуанозин
1MA 1-метиладенозин-5'-монофосфат

Цепь пронумерована от 1 до 76 нуклеотида (соответственно, начало и конец цепи). Но имеются следующие пропуски в нумерации:
нет номеров 10, 16, 17, 26, 32, 34, 37, 39, 40, 46, 49, 54, 55, 58.

Вставок номеров нет.

Работа с программой find_pair

Выполнена команда

find_pair -t 1ttt.pdb stdout | analyze

Получены файлы с характеристиками взаимодействий в тРНК. По нумерации нуклеотидов мы видим, что есть выпетливания (пропуски в нумерации). В числе других внутримолекулярных взаимодействий для цепи D показаны 2 спирали. Красным показаны нуклеотиды, входящие в первую спираль, зеленым - во вторую (нумерация спиральных участков по базе данных pdb).

G C G G A U U U A 2MG C U C A G H2U H2U G G G A G A G C M2G C C A G A OMC U OMG A A YG A PSU 5MC U G G A G 7MG U C 5MC U G U G 5MU PSU C G 1MA U C C A C A G A A U U C G C A C C A

"Красную спираль" образуют 16 пар нуклеотидов, а "зеленую" - 15. 

wireframe off
backbone 200
color magenta
define helix1 1-7:D, 18-20:D, 49-58:D, 61-72:D
define helix2 8:D, 10-16:D, 22-33:D, 36:D, 38-44:D, 48:D, 59:D
select helix1
color red
select helix2
color green
set fontsize 10
set fontstroke 1
select atomno=9536
label 1
select atomno=11083
label 72
select atomno=10809
label 59
select atomno=9687
label 8

Пользуясь средствами RASMOL, получили несколько примеров внеспирального стекинг-взаимодействия между основаниями. Это заключается в поиске оснований разных групп, следующих друг за другом на расстоянии не более 4 ангстремов. Например: 

A64D - C63D 
U59D - C48D
M2G26D - C27D
1MA58D - G18D

Найдены несколько водородных связей между основаниями, не сводящиеся к Уотсон-Криковскому спариванию комплементарных оснований. Как примеры можно привести следующие:

C61D.O2 - 1MA58D.N6
G1D.N2 - C2D.O2
A21D.N7 - 7MG46D.O6

Обе спирали РНК похожи на А-форму ДНК. Это можно определить визуально по "дырке" в центре спирали. Для иллюстрации этого приведена картинка:

Для сравнения я использовала результаты программы einverted. Она ищет потенциальные двуспиральные участки в молекуле. Программа einverted была запущена командой
einverted ,
на вход подана последовательность фенилаланиновой тРНК в формате fasta. Для того, чтобы получить результат, пришлось понизить порог до 10. Остальные параметры приняты по умолчанию. Получены следующие результаты:

возможные участки инвертированной последовательности:

  • с 22 по 34 нуклеотиды (gagcgccagact)
  • c 38 по 50 (agatctggaggtc)
  • c 51 по 55 (ctgtg)
  • с 63 по 67 (cacag)
По данным программы find_pair в структуре данной фенилаланиновой тРНК (подсчитано для всех 3 цепей, а не только для цепи D) найдено 18 не Уотсон-Криковских взаимодействий.

Например,

  • G4-U69
  • G57-G20

Также найдены двуспиральные участки: 

      22 gagcgccaga-ct 34      
         || | ||||| ||
      50 ctggaggtctaga 38
Отсюда видно, что имеет место несколько не Уотсон-Криковских взаимодействий. (не забываем, что в нумерации есть пропуски).

G24-G48
G26-A46
а также нет пары для A40. 

      51 ctgtg 55      
         |||||
      67 gacac 63
Найден и еще один участок:

в структуре имеют место только канонические взаимодействия.

Результаты нельзя считать удовлетворительными. Программа нашла 2 участка с весом больше 15 (он был установлен пороговым). Но ни один вариант не похож на реальную структуру.

Запустив программу mfold командой

mfold SEQ=1ttt.fasta P=15

получила изображение вторичной структуры фениаланиновой тРНК. Я запускала mfold с параметром P=15, впрочем при P=10 изображение заметно не отличалось. При большем значении изображение вторичной структуры показалось мне слишком далеким от реальности. Вот структура, выданная программой mfold:

© Лозиер Екатерина