Упр.1

  • В сторону большой бороздки обращены атомы A34.C4, A34.N3, A34.C2, A34.N1
  • В сторону малой бороздки обращены атомы A34.C6, A34.N6, A34.C5, A34.N7, A34.C8
  • Сложно определить, куда именно обращен A34.N9, к обеим бороздкам.



    Аденин в ChemSketch, где отмечена направленность атомов основания в зависимости от формы ДНК

    Упр.2 (дополнительное)







    Упр.2. Спиральные параметры разных форм ДНК


    A-форма B-форма *Z-форма

    Тип спирали (правая или левая)

    Правая

    Правая

    Левая

    Шаг спирали (A)

    28.03

    33.75

    43.5

    Число оснований на виток

    11

    10

    12

    Ширина большой бороздки

    16.81(от фосфата аденина 38)

    17.21 (от фосфата гуанина 25)

    9.86 (от фосфата цитозина 10)

    Ширина малой бороздки

    7.98 (от фосфата аденина 6)

    11.9 (от фосфата цитозина 28)

    18.30 (от цитозина 14)

    Упр.3. Сравнение торсионных углов в структурах А- и В-форм.

    Торсионные углы для аденина.
      alpha beta gamma delta epsilon zeta chi
    А-ДНК -51.70 174.79 41.70 79.10 -147.83 -75.09 -157.23
    В-ДНК -29.91 136.33 31.16 143.34 -140.78 -160.49 -98.03

    Заметны некоторые несоответствия в значениях углов по сравнению с теми, что даны в презентации. Возможно это связано с погрешностями рентгеноструктурного анализа.

    1.Краткое описание структуры в файле 1U0B.pdb

    В файле приведены координаты атомов следующих молекул:
  • Цистеинил-тРНК-синтетаза (цепь А),
  • Цистеинил-тРНК (цепь В). Комплекс выделен из Escherichia coli.
    Для исследования была выбрана цепь B, представляющая цистеинил-тРНК со следующей последовательностью:

    [1] 5'-GGCGCGUUAACAAAGCGGUUAUGUAGCGGAUUGCAAAUCCGUCUAGUCCGGUUCGACUCCGGAACGCGCCUCCA-3' [76],

    где 1 и 76 - номера первого и последнего нуклеотида.
    В последовательности на 3'-конце представлен триплет CCA, к которому присоединяется аминокислота. Приведены координаты его атомов.

    • 2.Исследование вторичной структуры

    С помощью программы find_pair пакета 3DNA были определены возможные водородные связи между азотистыми основаниями (1U0B_trna.out). В соответствии с полученными данными:
  • акцепторный стебель состоит из 5'-концевого участка 1-7 и комплементарного ему 3'-концевого участка 66-72;
  • Т-стебель из 49-53 и 61-65 соответственно;
  • D-стебель из 10-12 и 23-25 соответственно и
  • антикодоновый стебель из 38-44 и комплементарного ему 26-32 участка.

    Рис.1. Вторичная структура Цистеинил-тРНК из Еrichia coli Скрипт для получения изображения
    bakground white
    restrict RNA
    wireframe off
    color black
    backbone 100
    select (1-7, 66-72) and RNA
    color red
    select (49-53, 61-65) and RNA
    color green
    select (10-12, 23-25) and RNA
    color blue
    select (38-44, 26-32) and RNA
    color orange
    select (34, 35, 36) and RNA
    backbone off wireframe 100 cpk 150 color cpk


    Даный скрипт служит для получения в RasMol изображения остова исследуемой тРНК, где акцепторный стебель выделен красным, Т-стебель - зеленым, D-стебель - синим, антикодоновый - оранжевым. В шарнирной модели представлен антикодон (GCA)к цистеину.

    Структуру стеблевых дуплексов поддерживают 25 канонических и 6 неканонических пар оснований.

    Неканоническая пара - А-А (9-й и 13-й нуклеотиды)


    Замечания:
  • вариабельная петля отсутствует;
  • тимидин в Т-петле отсутствует;<
  • дигидроуридинов в D-петле нет.

    3.Исследование третичной структуры

    A)
    1. Программа analyze показала предполагаемые стекинг-взаимодействия между парами оснований, связанных водородными связями. Всего 30 возможных стекинг-взаимодействий (30 пар оснований). Из них были выбраны взаимодействия номер 7 и 22.
    Стекинг-взаимодействия между основаниями конца акцепторно стебля и начала Т-стебля:

    2. Стекинг-взаимодействия между антикодоновым и D-стеблем:

    Cуммарная площадь перекрывания в первом случае равна 1.54-м квадратным ангстреммам, в другом 1.34-ти. Это гораздо меньше, чем в других взаимодействиях (максимально 14), однако, это единственные взаимодействия на участках, которые требовалось рассмотреть в задании.
    B)
    Дополнительные водородные связи между основаниями D- и Т-петель.
    Исходя из представленной выше информации относительно аминокислотных остатков, образующих D- и Т-стебли, разумно утверждать, что
  • в D-петлю входят аа 54-60,
  • а в Т-петлю 13-22.
    Пользуясь выдачей программы analyze, установил, что существует три таких взаимодействия: 55U-18G (неканоническое), 16C-59G (каноническое), 19G-56C (каноническое).

  • Предсказание вторичной структуры тРНК

    • Приведите результаты выполнения задания 9: таблицу, рисунок, полученный с помощью mfold, не забудьте привести параметры использованных программ, а также краткие выводы. Желательно описать процедуру подбора параметров.

    • Участок структуры

    Позиции в структуре (по результатам find_pair)

    Результаты предсказания
    с помощью einverted

    Результаты предсказания по алгоритму Зукера

    Акцепторный стебель


    5' 1-7 3'
    5' 66-72 3'
    Всего 7 пар


    предсказано 8 пар, из которых 7 реальных

    предсказано 7 пар

    D-стебель

    5' 10-12 3'
    5' 23-25 3'
    Всего 3 пары

    Нет предсказаний

    Предсказано 4 пары, включающие 3 верных

    T-стебель

    5' 49-53 3'
    5' 61-65 3'
    Всего 5 пар

    Нет предсказаний

    Предсказаны все 5 пар

    Антикодоновый стебель

    5' 38 - 44 3'
    5' 26-32 3'
    Всего 7 пар

    Предсказано 4 из 7 реальных

    Предсказано 9 пар, включающих в себя 5 верных

    Общее число канонических пар нуклеотидов

    22

    11

    20

    Предсказание EINVERTED

    Minimum score threshold=20, так как при больших значениях ничего не было найдено, а при меньших результаты не менялись. Для обнаружения антикодонового стебля пришлось опустить gap penalty=o.
    Интересно, что программа автоматически заменяет урацил на тимин в последовательности. Заметно также, что предсказание взаимодействий ведётся в предположении, что цепь может перегибаться только в одном месте, ближе к середине. Следовательно, хорошо отыскивается акцепторный стебель и чуть хуже антикодоновый, тогда как отыскать D- или Т-стебель, наверное, невозможно. Это и подтверждается результатами.

    Предсказание MFOLD

    Если запустить программу со входным параметром Р, равным 0 (параметр показывает, на сколько процентов то, что выдаст программа, может отличаться по энергии от оптимального варианта), то появятся 3 стебля (или чего-то напоминающего стебль). Эти же 3 стебля программа предлагала и при всех остальных параметрах. Чем выше значение параметра, тем больше структур предлагает программа. Я остановился при Р=15. Наибольшая проблема была связана с D-стеблем: меньше всего на оригинал была похожа выданная конфигурация. Еще при Р=0 все стебли были обнаружены, кроме D. Поэтому следующий рисунок был получен при P=5, когда появился D-стебель. Необходимо учитывать, что нумерация остатков несколько отличается (в последовательности 74 остатка, тогда как в файле pdb их 76, 17-й, 47-й отсутствуют).