Занятие 8. Структура тРНК

Она состоит из одной цепи (цепи B), имеется также цепь A - цистеинил-тРНК синтетаза (белок). Цепь РНК одна, с ней и будем работать.
Последовательность тРНК:
GGCGCGUUAACAAAGCGGUUAUGUAGCGGAUUGCAAAUCCGUCUAGUCCGGUUCGACUCCGGAACGCGCCUCCA
Модифицированных оснований нет. Нумерация цепи РНК в PDB-записи - с 1 по 76 номера, имеются пропуски в нумерации (17, 47) итого 74 нуклеотида, вставок ("insertion codes") нет. Для облегчения работы рассмотрим информацию, относящуюся только к атомам фосфора. Команда:
grep -n 'ATOM .* P .*' pdb1u0b.ent > atoms.txt
Анализируем структуру программой find_pair. Найдено 2 спирали (helixes), длина спиралей:
```
 1 нуклеотиды (одной цепи) 58-72        - 14
 2 нуклеотиды (одной цепи) 10-16, 36-44 - 15
```
Кроме того, имеются спаренные нуклеотиды (две пары). На последовательности тРНК разными цветами обозначены участки, входящие в разные спирали (красный - "первая", коричневый - "вторая", желтый и зеленый - индивидуально спаренные нуклеотиды (не спирали)).
```
1     7  8  9 10    16 18 19      23        33     36    38    44 45  48 49    55 56    58     61         72  74 
GGCGCGU  U  A  ACAAAGC  G  G  UUA  UGUAGCGGAUU  GC  A  A  AUCCGUC  U  AG  UCCGGUU  C  G  A  CU  CCGGAACGCGCC  UC  CA

 
```

Вот картинка в формате GIF, на которой изображена цепь тРНК в остовной модели, найденные спирали покрашены в разные цвета, при атомах фосфора 5'-концевого и 3'-концевого нуклеотидов подписаны номера остатков.

Для создания картинки пользуемся как заготовкой скриптом col_helices.scr, выдаваемым программой analyze, в нем надо поменять название pdb-файла и вырезать в конце РНК. Затм пишем второй скрипт примерно следующего содержания:

script col_helices.scr
wireframe off
backbone
define restrna 8:A, 20:a, 21:a, 22:a, 34:a, 35:a, 37:a, 45:a, 57:a, 59:a, 60:a, 75:a, 76:a
 select restrna
 color grey
select a76:a.p
 label '76'
select g1:a.p
 label '1'

Импортируем в GIF и все.

- Примеры внеспирального стекинг-взаимодействия между основаниями: между 59-60 и 74-75 основаниями (визуально - стэкинг взаимодействие, но 59, 60, 75 основания спиралям не принадлежат).
- Пример водородных связей между основаниями, не сводящийся к Уотсон-Криковскому спариванию комплементарных оснований:
  
  При рассмотрении результата работы программы find_pair можно сразу обнаружить, что многие нуклеотиды взаимодействуют не по Уотсон-Криковской схеме. Напишем скрипт для выявления водородных связей между ними. Картинка выше - результат работы скрипта. Красное - атомы кислорода, оранжевое - азоты-акцепторы электронов, синее - доноры. При детальном рассмотрении оказывается, что водородные связи могут возникать как между нуклеотидами противонаправленных участков цепи РНК, так и между соседними сонаправленными. Так, потенциальная водородная связь между A46:a.N1 и G48:a.N1 лишь немногим длиннее связи между A46:a.N1 и A14:a.N6 (3.171 против 3.018 Å).
Сохраним нуклеотиды, относящиеся к спиралям РНК в новый pdb-файл и обработаем программой analyze. Торсионные углы почти для всех нуклеотидов близки к таковым для А-формы ДНК. Значит и спирали похожы на А-форму.
Программа einverted из пакета EMBOSS позволяет найти инвертированные последовательности в НК. Возможные двуспиральные участки в последовательности исследуемой РНК: при "Minimum score threshold" = 5: 1-8 нуклеотиды спариваются с 63-70, при 10 - ничего не получается. Если снизить и штраф за гэпы до 2, то выравнивается вся последовательность "сложением пополам" (ни одно из выравниваний не соответствует действительности). Несоответствия, т.к. в реальной структуре много неканонических взаимодействий.
Проанализируйте последовательность тРНК программой mfold. Постарайтесь создать предсказание вторичной структуры, максимально близкое к реальности. Вставьте в отчет соответствующую картинку и укажите, с какими параметрами Вы запускали mfold, а также каким по счёту оказалось лучшее предсказание.