Занятие 7. A- и B-формы ДНК

С помощью программы fiber пакета 3DNA были построеены A- и B-формы дуплекса ДНК, последовательность одной из нитей которых - 4 раза повторенная последовательность "gatc". Команда:
fiber -a gatc-a.pdb, далее вводим последовательность (gatc) и количество ее повторов.

При помощи программы RasMol определяем следующие параметры двух полученных форм ДНК и неизвестной формы нуклеиновой кислоты из файла dna49.pdb:

	A-форма	B-форма	Файл dna49.pdb
Тип спирали (правая или левая)	правая	правая	правая
Шаг спирали, Å	28.028	33.752	30.033*
Число оснований на виток	11	10	11(12)
Ширина большой бороздки, Å	7.984 (C8A)	17.212 (C8A)	10.082 (C15A)
Ширина малой бороздки, Å	16.810 (C8A)	11.691 (C8A)	15.874 (C15A)

В файле dna49.pdb содержится структура двухцепочечной РНК с двумя выпетливаниями. Также в каждой цепи нет второго нуклеотида (скорее всего просто нет информации о нем в файле). Из-за выпетливаний молекула имеет не вполне регулярную структуру. При взгляде "с торца" атомы одного типа (например, фосфоры) не располагаются друг над другом, даже диаметр спирали не постоянен. На виток расположено 11 оснований, если не учитывать выпетливающихся, и 12, если учитывать. По цифрам форма данной спирали более похожа на А-форму ДНК, чем на В-, но уверенно об этом можно говорить, лишь сравнив торсионые углы.

Анализ трёх структур НК при помощи программы find_pair и analyze.

Программа find_pair расставляет нуклеотиды в возможные пары. Для всех трех структур она правильно определила, между какими нуклеотидами существуют комплементарные взамодействия, а какие не участвуют в сплетении двух цепей. Команда:
find_pair -t XXXX.pdb XXXX.fp
Программа analyze, используя в качестве исходной информации выход программы find_pair, дает множество информации, в том числе гипотетические торсионные углы. Команда:
find_pair -t XXXX.pdb stdout | analyze
Для А- и В-форм углы у всех нуклеотидов из цепей одинаковой формы совпадают (различия на 0.1 градуса). Вот они:

  форма   alpha    beta   gamma   delta  epsilon   zeta    chi
     A    -51.7   174.8    41.7    79.1  -147.8   -75.1  -157.2
     В    -29.9   136.35   31.15  143.35 -140.8  -160.5   -98.0

Для третьей структуры наблюдается разброс углов:

Strand I
  base    alpha    beta   gamma   delta  epsilon   zeta    chi
   1 C     ---     ---     71.7    84.4    ---     ---   -169.3
   2 U     ---    172.9    52.8    81.9  -145.0   -80.9  -157.2
   3 G    -49.9   159.5    51.8    79.0  -155.1   -74.0  -165.8
   4 C    -59.8   177.7    48.3    80.8  -146.7   -74.2  -158.6
   5 U    -56.5   168.8    45.3    79.4  -147.1   -70.3  -164.0
   6 G    -66.0   174.4    52.7    79.6    ---     ---   -152.6
   7 G     ---   -168.2    64.1    82.5  -156.9   -64.1  -176.1
   8 G    -76.5  -154.1    46.9    83.7  -138.1   -81.5  -174.2
   9 U    -60.6   170.7    51.2    81.0  -154.1   -64.7  -160.0
  10 G    -61.0   173.1    49.8    78.8  -162.6   -69.3  -158.3
  11 C    -68.1   172.8    56.7    80.1  -164.2   -67.5  -166.1
  12 A    -76.9  -172.4    54.2    83.2  -160.0   -70.7  -160.8
  13 C    -64.3   169.1    56.0    82.1  -157.2   -75.2  -164.8
  14 A    -61.7   177.0    51.2    86.9  -155.2   -68.1  -162.4
  15 C    -59.5   168.0    51.5    83.5  -148.0   -76.1  -166.4
  16 A    -67.7   175.1    50.2    82.1  -152.9   -72.8  -157.0
  17 G    -70.0   170.1    55.6    82.2  -159.8   -66.2  -160.9
  18 C    -65.7   171.1    62.9    83.1  -153.8   -75.2  -164.0
  19 A    -73.1  -176.9    50.1    77.5    ---     ---   -155.7
  20 G     ---   -170.6    51.1    75.3    ---     ---   -147.6

Strand II
  base    alpha    beta   gamma   delta  epsilon   zeta    chi
   1 G     ---    179.1    51.6    83.6    ---     ---   -147.7
   2 A    -64.3  -179.1    50.9    84.4    ---     ---   -161.1
   3 C    -65.8   166.3    57.5    82.8  -157.4   -75.7  -165.3
   4 G    -65.8   170.3    50.6    83.0  -141.2   -74.9  -166.4
   5 A    -75.9  -176.2    52.1    84.1  -153.7   -79.4  -156.8
   6 C    -55.7   165.2    51.9    83.5  -155.7   -73.0  -161.4
   7 A    -54.5   166.9    49.7    83.0  -145.9   -71.1  -168.9
   8 C    -59.5   164.8    52.6    79.0  -147.7   -85.5  -169.8
   9 A    -56.2   166.7    48.8    80.5  -144.0   -75.3  -168.0
  10 C    -67.5   175.9    55.2    82.4  -155.2   -77.4  -154.9
  11 G    -63.7   168.9    56.7    80.9  -157.7   -71.9  -161.6
  12 U    -66.8  -177.5    46.0    82.2  -154.5   -70.7  -170.5
  13 G     ---   -158.3    46.6    84.9  -149.2   -70.6  -173.1
  14 G     ---   -125.2    45.8    83.7    ---     ---   -156.2
  15 G    -77.2   178.0    52.9    81.0    ---     ---   -149.4
  16 U    -76.0  -167.0    49.1    82.5  -152.9   -73.9  -158.4
  17 C    -76.0  -177.9    56.4    82.9  -160.9   -62.9  -165.7
  18 G    -77.8   160.2    74.6    79.2  -162.2   -70.3  -169.8
  19 U     ---    155.4    55.4    83.7  -150.3   -64.1  -153.6
  20 C     ---     ---     84.7    87.1    ---     ---   -162.2

Все же углы ближе к А-форме (как и предполагалось в пункте 2). Интересно заметить, что:

Полученые углы для первых двух структур существенно отличаются от приведенных в презентации (возможно там даны углы для РНК);
Хотя две цепи в третьей структуре одинаковые по первичной последовательности, углы у нуклеотидов с одинаковыми номерами разные (т.е. цепи не симметричны);
Углы для "неспаренных" нуклеотидов не даны.

Получаем изображения структур в стопочной модели. Команда:
pdb2img -bcu xxx.pdb xxx.ps
Для поворота используем команду:
rotate_mol -b xxx.pdb yyy.pdb

Структура gatc-a gatc-b dna49

Сверху

Сбоку

Структура	gatc-a	gatc-b	dna49
Сверху
Сбоку

Занятие 7. A- и B-формы ДНК

Комментарии

Анализ трёх структур НК при помощи программы find_pair и analyze.