Исследование структуры тРНК

Краткое описание структуры в файле 1GTS.pdb

В файле приведены координаты атомов следующих молекул:

Организм	Молекула	Количество молекул	Цепь
E. coli	Глутаминил-тРНК синтетаза (Glutaminyl-tRNA synthetase)	1	A
E. coli	Глутаминовая тРНК (tRNAgln)	1	B
E. coli	Аденозин монофосфат (AMP)	1	A
E. coli	Вода (HOH)	129	A, B

Для исследования была выбрана цепь B, представляющая глутаминовую тРНК со следующей последовательностью:

[2] 5` - G G G G U A U C G C C A A G C G G U A A G G C A C C G G A U U C U G A U U C C G G C A U U C C G A G G U U C G A A U C C U C G U A C C C C A G C C A - 3`[76]

где 2 и 76 - номера первого и последнего нуклеатидов, жирным курсивом выделен триплет ССА, к которому присоединяется аминокислота. В данном файле приведены координаты атомов этого триплета, но аминокислота не присоединена.

Исследование вторичной структуры

С помощью программы find_pair пакета 3DNA были определены возможные водородные связи между азотистыми основаниями 1gts.fp. В соответствии с полученными данными:

	Участок	Комплементарный участок
Акцепторный стебель	2-7	66-71
T-стебель	49-53	61-65
D-стебель	10-12	23-25
Антикодоновый стебель	27-31	39-43

Вторичная структура глутаминовой тРНК из E.coli по 1GTS.pdb		Скрипт RasMol для получения изображения:
		restrict none select nucleic color grey backbone 50 select :B and (2-7, 66-71) color red select :B and (49-53, 61-65) color green select :B and (10-12, 23-25) color blue select :B and (27-31, 39-43) color orange center :B select :B and (34-36) wireframe 50 cpk 100 color cpk select 34-36 backbone off

Акцепторный стебель выделен красным, Т-стебель - зеленым, D-стебель - синим, антикодоновый - оранжевым; нуклеатиды антикодона представлены в шарнирной модели.

Структуру поддерживают 28 пар оснований, из них 19 канонических (описаны в таблице) и 3 неканонических пар поддерживают структуру стеблевых дуплексов.

Вариабельная петля состоит из 4 нуклеатидов (44-46, 48). Модифицированые основания и тимидин отсутствуют в последовательности.

Исследование третичной структуры

С помощью программ find_pair и analyze пакета 3DNA была исследована возможность образования стекинг-взаимодействия между T-стеблем и акцепторным стеблем. Для исследования стекинг-взаимодействия были выбраны пары 49,65 (T-стебель) и 7,66 (акцепторный стебель).

Изображение, полученое с помощью RasMol

Изображение, полученое с помощью stack2img

На изображениях видно, что выбраные пары сравнительно сильно взаимодействуют (площадь перекрывания равна 9.40).

Третичную структуру молекулы тРНК поддерживают водородные связи между основаниями T и D-петель: одна каноническая (19,56) и одна неканоническая пара нуклеатидов (18,55).

Предсказание вторичной структуры тРНК

Для предсказания вторичной структуры была использована программа einverted. При стандартных параметрах программа не находила ни одного комплементарного участка, при уменьшении "Minimum score threshold" до 1 программа полность нашла акцепторный стебель, но другие стебли не находились даже при очень сильном изменении всех параметров, либо строилась структура, сильно отличающаяся от реальной (не было даже акцепторного стебля). С помощью программы mfold было построенно несколько предполагаемых вторичных структур. При параметре P=15(количество процентов, на которое выдаваемое предсказание структуры может отличаться по своей вычисленной энергии от оптимального) программа построила 3 структуры, из которых последняя полностью совпадает с настоящей:

Участок структуры	Позиции в структуре по результатам find_pair	Результаты предсказания с помощью einverted	Результаты предсказания по алгоритму Зукера
Акцепторный стебель	2-7, 66-71	2-7, 66-71	2-7, 66-71
D-стебель	10-12, 23-25	0 пар	10-12, 23-25
T-стебель	49-53, 61-65	0 пар	49-53, 61-65
Антикодоновый стебель	27-31, 39-43	0 пар	27-31, 39-43
Общее число канонических пар нуклеотидов	19 пар	6 пар	19 пар

Программа einverted может быть использована при поиске длинных, почти не прерывающихся комплементарных участков. Она не подходит для предсказания сложных вторичных структур. Программа mfold достаточно хорошо справляется с заданием даже в сложных случаях.