Задание 1.
Построить модели структур A-, B- и Z-формы ДНК с помощью инструментов пакета
3DNA.
С помощью программы Рutty создадим директорию Term3/Practice2:
mkdir Term3/Practice2
Введем следующие команды, что бы указать путь к 3DNA:
export PATH=${PATH}:/home/preps/golovin/progs/X3DNA/bin
export X3DNA=/home/preps/golovin/progs/X3DNA
С помощью программы fiber пакета 3DNA построим A-, B- и Z-формы дуплекса ДНК,
последовательность одной из нитей которого представляет собой 5 раз повторенную последовательность "gatc".
Для ввода последовательности ДНК используем клавиатуру.
fiber -a gatc-a.pdb
fiber -b gatc-b.pdb
fiber -z gatc-z.pdb
Структуры дуплекса в А-форме, в B-форме, в Z-форме.
Задание 2.
Упражнение 1.
Научиться выделять разные атомы и химические группировки, используя предопределенные множества RasMol.
А-форма
Скрипт для изображений. Нажми на картинку, чтобы увеличить!
|
|
Cахарофосфатный остов A-формы ДНК
|
|
|
Все нуклеотиды
|
Все аденины
|
|
|
Атом N7 во всех гуанинах
|
Атом N7 в первом по последовательности гуанине
|
B-форма
Скрипт для изображений. Нажми на картинку, чтобы увеличить!
|
|
Cахарофосфатный остов B-формы ДНК
|
|
|
Все нуклеотиды
|
Все аденины
|
|
|
Атом N7 во всех гуанинах
|
Атом N7 в первом по последовательности гуанине
|
Z-форма
Скрипт для изображений. Нажми на картинку, чтобы увеличить!
|
|
Cахарофосфатный остов Z-формы ДНК
|
|
|
Все нуклеотиды, только G и С, конечно
|
Все аденины, вернее их отсутствие
|
|
|
Атом N7 во всех гуанинах
|
Атом N7 в первом по последовательности гуанине
|
Упражнение 2.
DNA-protein complex
1DC1,
pdb
|
|
|
|
Methionyl-tRNAfMet transformylase complexed with formyl-methionyl-tRNAfMet
2FMT,
pdb
|
|
|
|
Упражнение 3.
Разрывы в структурах нуклеиновых кислот из 1DCС1 и 2FMT не обнаружены.
Задание 3. Упражнение 1.
У cytosine (выбрала четвертый) посмотрела, какие атомы куда направлены.
В таблице ниже '+++' отмечены атомы, явно направленные в сторону большой бороздки (на картинках красные),
а '---' - в сторону малой (на картинках синие). Остальные атомы основания к бороздкам не обращены.
B-форма
|
ATOM 65 O1P C A 4 10.072 -2.945 -7.520
ATOM 66 O2P---C A 4 9.120 -1.561 -9.385
ATOM 67 O5' C A 4 8.094 -3.791 -8.830
ATOM 68 C5'+++C A 4 7.132 -4.443 -7.979
ATOM 69 C4'+++C A 4 5.883 -4.778 -8.770
ATOM 70 O4'+++C A 4 4.919 -3.686 -8.773
ATOM 71 C3' C A 4 6.097 -5.085 -10.252
ATOM 72 O3'+++C A 4 5.197 -6.115 -10.643
ATOM 73 C2'---C A 4 5.704 -3.797 -10.975
ATOM 74 C1' C A 4 4.491 -3.471 -10.109
ATOM 75 N1 C A 4 4.033 -2.058 -10.226
ATOM 76 C2 C A 4 2.666 -1.809 -10.135
ATOM 77 O2 ---C A 4 1.896 -2.761 -9.962
ATOM 78 N3 C A 4 2.228 -0.528 -10.240
ATOM 79 C4 C A 4 3.095 0.476 -10.427
ATOM 80 N4 C A 4 2.618 1.708 -10.523
ATOM 81 C5 ---C A 4 4.505 0.241 -10.524
ATOM 82 C6 ---C A 4 4.922 -1.046 -10.417
|
Скрипт для изображения
|
Расположение тех же атомов в A- и Z- формах
|
На рисунках видно, что в обеих формах эти атомы (как и остальные атомы основания) обращены к
большой бороздке.
|
|
|
Упражнение 2.
Сравнение основных спиральных параметров разных форм ДНК.
| A-форма | B-форма | Z-форма |
Тип спирали (правая или левая) |
правая | правая | левая |
Шаг спирали (Å) |
28.03 | 33.75 | 43.50 |
Число оснований на виток |
11 | 10 | 12 |
Ширина большой бороздки (Å) |
16.97 | 17.91 | 18.30 |
Ширина малой бороздки (Å) |
7.98 | 11.69 | 9.87 |
Изображения расстояний для А-формы:
|
Большая бороздка
|
Малая бороздка
|
|
|
Изображения расстояний для B-формы:
|
Большая бороздка
|
Малая бороздка
|
|
|
Изображения расстояний для Z-формы:
|
Для удобства был создан файл gatc-z1.pdb, аналогичный
gatc-z.pdb, с той лишь разницей, что в нем число повторов не 5, а 20.
|
Большая бороздка
|
Малая бороздка
|
|
|
Упражнение 3.
Сравнить торсионные углы в структурах А- и В-форм.
α |
β |
γ |
δ |
ε |
ξ |
χ |
А-form(presentation) |
-62 |
173 |
52 |
88 или 3 |
178 |
-50 |
-160 |
A-form (Rasmol) |
-51.68 |
174.79 |
41.73 |
79.03 |
-147.78 |
-75.05 |
-157.18 |
B-form (presentation) |
-63 |
171 |
54 |
123 или 131 |
155 |
-90 |
-117 |
B-form (Rasmol) |
-29.87 |
136.32 |
31.14 |
143.35 |
-140.76 |
-160.49 |
-97.95 |
Задание 4.
Определение параметров структур нуклеиновых кислот с помощью программ пакета 3DNA.
Полезная информация о пакете с сайта kodomo (чтобы потом, когда я все забуду, было, где посмотреть)
1. Пакет 3DNA пока работает только со старым форматом PDB. Для перевода файлов в старый формат нужно использовать
программу remediator, установленную на kodomo. Синтаксис:
remediator --old ''XXXX.pdb'' > ''XXXX_old.pdb
2. В пакет входят программы для
- простейшего моделирования структуры нуклеиновых кислот (fiber);
- анализа параметров структуры нуклеиновых кислот (find_pair и analyze );
- получения популярных способов изображения структуры нуклеиновых кислот (программы pdb2img, stack2img, rotate_mol );
- некоторые вспомогательные программы (например, ex_str, вырезающая фрагмент структуры).
3. Предлагаемая версия пакета работает в операционной системе LINUX. Все программы совместимы
(т.е. можно написать скрипт, последовательно выполняющий ряд команд, и конвейер (pipe),
передающий выходной файл одной программы на вход другой).
Запуск любой программы пакета с опцией -h выведет на экран краткое описание программы и подсказку к ней.
Для анализа структур нуклеиновых кислот будем использовать программы find_pair и analyze.
4. Программа find_pair определяет спаренные основания и положения спиралей в структуре. Синтаксис:
find_pair -t XXXX.pdb XXXX.fp
(не нужно забывать об опции -t ,т.к. часто модифицированные нуклеотиды РНК описаны в поле HETATM, а не ATOM!)
5. Полученные данные необходимы для работы analyze.
Можно перенаправить результат работы find_pair на вход программе analyze:
find_pair -t XXXX.pdb stdout | analyze
6. В результате будет создан ряд файлов с описанием разных параметров структуры:
- в файле XXXX.out можно найти описание водородных связей, значения всех торсионных углов, ширину малой и большой бороздки.
- в файл staking.pdb будут записаны преобразованные координаты всех динуклеотидных пар, их используют
для получения общепринятого изображения стекинг-взаимодействий.
7. Для получения изображения стекинг-взаимодействий нужно:
8. Получившийся ps-файл можно непосредственно импортировать в документ Word.
9. Чтобы вставить картинку в HTML-документ, придётся открыть ps-файл ассоциированной
программой Ghost и конвертировать картинку в формат PNG или JPEG.
10. Программа pdb2img даст изображение полной структуры нуклеиновой кислоты, в котором
нуклеотиды представлены как блоки. Чтобы выбрать необходимые параметры и опции программы pdb2img,
запустите её с опцией -h и внимательно прочитайте выданную подсказку.
11. Для поворота молекулы
Подготовка файлов для анализа
cd /home/students/y11/janemoiseeva/Term3/Practice2/
export PATH=${PATH}:/home/preps/golovin/progs/X3DNA/bin
export X3DNA=/home/preps/golovin/progs/X3DNA
cd /home/students/y11/janemoiseeva/Term3/Practice2/a
find_pair -t gatc-a.pdb stdout | analyze
cd /home/students/y11/janemoiseeva/Term3/Practice2/b
find_pair -t gatc-b.pdb stdout | analyze
cd /home/students/y11/janemoiseeva/Term3/Practice2/z
find_pair -t gatc-z.pdb stdout | analyze
cd /home/students/y11/janemoiseeva/Term3/Practice2/2fmt
remediator --old ''2FMT.pdb'' > ''2fmt_old.pdb
find_pair -t 2fmt_old.pdb stdout | analyze
remediator --old ''1DC1.pdb'' > ''1dc1_old.pdb
find_pair -t 1dc1_old.pdb stdout | analyze
Получили ряд файлов ряд файлов с описанием разных параметров структуры (их все
можно найти в директории /home/students/y11/janemoiseeva/Term3/Practice2/).
Упражнение 1.
Научиться определять торсионные углы нуклеотидов.
- Сравнить значения торсионных углов в структурах А-, В- и Z-форм ДНК (файлы gatc-b.pdb, gatc-а.pdb, gatc-z.pdb,
созданные при выполнении задания 3); определить, значения каких углов отличаются в наибольшей степени.
Торсионные углы A-формы:
|
Strand I
base alpha beta gamma delta epsilon zeta chi
1 G --- 174.8 41.7 79.0 -147.8 -75.1 -157.2
2 A -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
3 T -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
4 C -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
5 G -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
6 A -51.7 174.8 41.7 79.0 -147.8 -75.1 -157.2
7 T -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
8 C -51.7 174.8 41.7 79.0 -147.8 -75.0 -157.2
9 G -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
10 A -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
11 T -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
12 C -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.7 -75.1 -157.2
13 G -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
14 A -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
15 T -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
16 C -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
17 G -51.7 174.8 41.7 79.0 -147.8 -75.1 -157.2
18 A -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
19 T -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
20 C -51.7 174.8 41.7 79.1 --- --- -157.2
|
|
Strand II
base alpha beta gamma delta epsilon zeta chi
1 C -51.7 174.8 41.7 79.0 --- --- -157.2
2 T -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
3 A -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
4 G -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
5 C -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
6 T -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
7 A -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
8 G -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
9 C -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
10 T -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
11 A -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
12 G -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
13 C -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
14 T -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
15 A -51.7 174.8 41.7 79.0 -147.8 -75.1 -157.2
16 G -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.7 -75.1 -157.2
17 C -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
18 T -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
19 A -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
20 G --- 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
|
Торсионные углы B-формы:
|
Strand I
base alpha beta gamma delta epsilon zeta chi
1 G --- 136.4 31.1 143.4 -140.8 -160.5 -98.0
2 A -29.9 136.3 31.2 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
3 T -29.9 136.3 31.1 143.3 -140.8 -160.5 -97.9
4 C -29.9 136.4 31.1 143.4 -140.8 -160.5 -98.0
5 G -29.9 136.3 31.2 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
6 A -29.9 136.4 31.1 143.4 -140.8 -160.5 -98.0
7 T -29.9 136.3 31.2 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
8 C -29.9 136.3 31.1 143.3 -140.8 -160.5 -97.9
9 G -29.9 136.4 31.1 143.4 -140.8 -160.5 -98.0
10 A -29.9 136.3 31.2 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
11 T -29.9 136.4 31.1 143.4 -140.8 -160.5 -98.0
12 C -29.9 136.3 31.2 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
13 G -29.9 136.3 31.1 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
14 A -29.9 136.4 31.1 143.4 -140.8 -160.5 -98.0
15 T -29.9 136.3 31.2 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
16 C -29.9 136.4 31.1 143.4 -140.8 -160.5 -98.0
17 G -29.9 136.3 31.2 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
18 A -29.9 136.3 31.1 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
19 T -29.9 136.4 31.1 143.4 -140.8 -160.5 -98.0
20 C -29.9 136.3 31.2 143.3 --- --- -98.0
|
|
Strand II
base alpha beta gamma delta epsilon zeta chi
1 C -29.9 136.4 31.1 143.4 --- --- -98.0
2 T -29.9 136.3 31.2 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
3 A -29.9 136.4 31.1 143.4 -140.8 -160.5 -98.0
4 G -29.9 136.3 31.1 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
5 C -29.9 136.3 31.2 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
6 T -29.9 136.4 31.1 143.4 -140.8 -160.5 -98.0
7 A -29.9 136.3 31.2 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
8 G -29.9 136.4 31.1 143.4 -140.8 -160.5 -98.0
9 C -29.9 136.3 31.1 143.3 -140.8 -160.5 -97.9
10 T -29.9 136.3 31.2 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
11 A -29.9 136.4 31.1 143.4 -140.8 -160.5 -98.0
12 G -29.9 136.3 31.2 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
13 C -29.9 136.4 31.1 143.4 -140.8 -160.5 -98.0
14 T -29.9 136.3 31.1 143.3 -140.8 -160.5 -97.9
15 A -29.9 136.3 31.2 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
16 G -29.9 136.4 31.1 143.4 -140.8 -160.5 -98.0
17 C -29.9 136.3 31.2 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
18 T -29.9 136.4 31.1 143.4 -140.8 -160.5 -98.0
19 A -29.9 136.3 31.1 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
20 G --- 136.3 31.2 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
|
Торсионные углы Z-формы:
|
Strand I
base alpha beta gamma delta epsilon zeta chi
1 G --- 179.0 -173.8 94.9 -103.6 -64.8 58.7
2 C -139.5 -136.7 50.9 137.6 -96.5 81.9 -154.3
3 G 52.0 179.0 -173.8 94.9 -103.6 -64.8 58.7
4 C -139.5 -136.8 50.8 137.6 -96.5 82.0 -154.3
5 G 51.9 179.0 -173.8 94.9 -103.6 -64.8 58.7
6 C -139.5 -136.8 50.9 137.6 -96.5 82.0 -154.3
7 G 51.9 179.0 -173.8 94.9 -103.6 -64.8 58.7
8 C -139.5 -136.7 50.9 137.6 -96.5 81.9 -154.3
9 G 52.0 179.0 -173.8 94.9 -103.6 -64.8 58.7
10 C -139.5 -136.8 50.8 137.6 -96.5 82.0 -154.3
11 G 51.9 179.0 -173.8 94.9 -103.6 -64.8 58.7
12 C -139.5 -136.8 50.9 137.6 -96.5 82.0 -154.3
13 G 51.9 179.0 -173.8 94.9 -103.6 -64.8 58.7
14 C -139.5 -136.7 50.9 137.6 -96.5 81.9 -154.3
15 G 52.0 179.0 -173.8 94.9 -103.6 -64.8 58.7
16 C -139.5 -136.8 50.8 137.6 -96.5 82.0 -154.3
17 G 51.9 179.0 -173.8 94.9 -103.6 -64.8 58.7
18 C -139.5 -136.8 50.9 137.6 -96.5 82.0 -154.3
19 G 51.9 179.0 -173.8 94.9 -103.6 -64.8 58.7
20 C -139.5 -136.7 50.9 137.6 --- --- -154.3
|
|
Strand II
base alpha beta gamma delta epsilon zeta chi
1 C -139.5 -136.7 50.9 137.6 --- --- -154.3
2 G 51.9 179.0 -173.8 94.9 -103.6 -64.8 58.7
3 C -139.5 -136.8 50.9 137.6 -96.5 82.0 -154.3
4 G 51.9 179.0 -173.8 94.9 -103.6 -64.8 58.7
5 C -139.5 -136.8 50.8 137.6 -96.5 82.0 -154.3
6 G 52.0 179.0 -173.8 94.9 -103.6 -64.8 58.7
7 C -139.5 -136.7 50.9 137.6 -96.5 81.9 -154.3
8 G 51.9 179.0 -173.8 94.9 -103.6 -64.8 58.7
9 C -139.5 -136.8 50.9 137.6 -96.5 82.0 -154.3
10 G 51.9 179.0 -173.8 94.9 -103.6 -64.8 58.7
11 C -139.5 -136.8 50.8 137.6 -96.5 82.0 -154.3
12 G 52.0 179.0 -173.8 94.9 -103.6 -64.8 58.7
13 C -139.5 -136.7 50.9 137.6 -96.5 81.9 -154.3
14 G 51.9 179.0 -173.8 94.9 -103.6 -64.8 58.7
15 C -139.5 -136.8 50.9 137.6 -96.5 82.0 -154.3
16 G 51.9 179.0 -173.8 94.9 -103.6 -64.8 58.7
17 C -139.5 -136.8 50.8 137.6 -96.5 82.0 -154.3
18 G 52.0 179.0 -173.8 94.9 -103.6 -64.8 58.7
19 C -139.5 -136.7 50.9 137.6 -96.5 81.9 -154.3
20 G --- 179.0 -173.8 94.9 -103.6 -64.8 58.7
|
Видно, что во всех структурах углы при разных основаниях практически совпадают. Поэтому можно составить таблицу поменьше:
α |
β |
γ |
δ |
ε |
ξ |
χ |
А-form |
-51.7 |
174.8 |
41.7 |
79 |
-147.8 |
-75.1 |
-157.2 |
B-form |
-29.9 |
136.35 |
31.15 |
143.35 |
-140.8 |
-160.5 |
-98 |
Z-form (for cytozines) |
-139.5 |
-136.75 |
50.85 |
137.6 |
-96.5 |
82.0 |
-154.3 |
Z-form (for guanines) |
51.9 |
179.0 |
-173.8 |
94.9 |
-103.6 |
-64.8 |
58.7 |
Из таблицы видно, что
- Углы α различаются в разных формах.
- Углы β близки по значению, разве что Zc имеет отрицательный знак.
- Углы γ близки по значению все, кроме Zg.
- Углы δ различаются, но похожи у B и Zc.
- Углы ε различаются по значению, но все отрицательные.
- Углы ξ различаются.
- Углы χ различаются, но A и Zc близки.
- Определить значения торсионных углов в заданной структуре тРНК; определить, на какую из форм больше всего похожа заданная структура.
Торсионные углы тРНК 2FMT
|
Strand I
base alpha beta gamma delta epsilon zeta chi
1 G --- 134.7 75.1 79.1 -135.0 -86.2 177.3
2 C -49.2 173.5 45.7 81.5 -136.8 -68.5 -151.1
3 G -57.5 169.1 58.9 78.3 -165.9 -82.5 -171.4
4 G -70.1 179.0 59.4 86.2 -150.9 -64.8 -173.7
5 G -69.5 177.8 64.5 81.9 -167.1 -76.1 -176.9
6 G -77.3 -172.7 61.3 92.9 --- --- -161.6
7 G --- -125.1 76.7 89.5 -160.7 -63.6 179.8
8 U -74.6 -165.7 54.3 87.8 -159.7 -67.1 -146.4
9 C -71.3 -175.4 45.3 80.4 -150.7 -73.7 -152.3
10 G -69.6 157.9 66.5 79.4 -158.8 -69.8 -170.3
11 G -69.0 -170.5 53.3 80.3 -163.5 -66.2 -157.7
12 u -65.6 -167.7 48.4 82.7 -145.5 -48.8 -153.9
13 P -71.5 -175.5 52.4 88.0 --- --- -124.7
14 A --- 167.9 55.4 78.2 --- --- -167.9
15 A --- -116.9 58.1 87.4 -167.8 -65.4 178.1
16 C -68.9 -170.2 52.5 87.3 -156.8 -71.9 -157.4
17 C -53.8 174.4 40.4 79.9 -157.3 -72.4 -167.5
18 C -66.7 176.8 51.0 80.9 -150.6 -72.8 -170.8
19 G -58.0 174.3 53.3 80.7 -156.7 -70.9 -165.3
20 A -61.2 174.9 55.8 82.0 -151.3 -91.2 -162.6
21 A -39.6 157.2 45.9 84.4 --- --- -148.6
22 G --- -168.5 54.5 83.6 -156.3 -65.6 178.0
23 A -71.6 -162.1 46.9 83.3 -159.7 -70.5 -167.5
24 G -72.5 -172.7 51.8 83.7 -166.0 -53.8 -159.1
25 C 167.7 -179.9 171.8 86.3 -151.0 -64.4 -165.7
26 A -72.0 -175.5 56.8 77.8 -157.3 -54.6 -170.9
27 G -71.4 176.6 63.5 89.3 --- --- -157.6
28 G --- -172.8 157.3 148.1 --- --- -105.6
29 G --- -163.7 61.3 81.8 -147.6 -77.2 -171.4
30 C -57.8 -175.0 42.9 79.9 -139.1 -68.7 -150.9
31 G -58.8 168.3 63.4 78.1 -159.1 -86.6 -171.1
32 G -59.8 170.5 58.0 86.8 -150.2 -63.8 -171.0
33 G -74.7 178.2 62.5 83.8 -173.9 -71.8 -173.8
34 G -85.5 -162.3 64.8 98.5 --- --- -158.7
35 G --- -120.4 73.4 89.9 -164.6 -60.3 -179.9
36 U -75.5 -163.6 53.8 86.7 -152.2 -73.6 -151.7
37 C -65.9 177.5 44.7 81.2 -153.1 -75.6 -148.9
38 G -63.6 155.2 61.2 77.9 -157.5 -70.0 -169.1
39 G -66.2 -173.2 52.4 81.1 -160.7 -67.8 -161.2
40 u -69.6 -167.0 48.7 81.8 -149.6 -47.3 -151.6
41 P -82.4 -166.9 55.2 91.0 --- --- -134.4
42 A --- 179.6 49.7 86.1 --- --- -156.2
43 A --- -155.6 51.0 81.5 -144.5 -70.5 -168.6
44 C -72.5 -172.2 49.1 86.0 -151.9 -70.6 -157.7
45 C -61.4 175.2 51.1 83.1 -163.6 -72.8 -166.2
46 C -73.8 -177.2 52.1 82.6 -156.3 -73.9 -168.1
47 G -58.5 178.0 52.0 84.6 -157.0 -71.9 -165.9
48 A -56.7 176.7 51.0 84.2 -152.5 -88.1 -164.5
49 A -46.1 159.3 50.8 85.2 --- --- -145.5
50 G --- -163.7 52.4 85.3 -151.2 -68.8 177.7
51 A -68.5 -167.3 51.2 84.2 -158.6 -69.1 -168.4
52 G -79.2 -169.4 52.8 81.3 -165.2 -36.3 -154.9
53 C -168.4 156.6 162.8 85.6 -150.9 -64.0 -164.6
54 A -70.4 -174.4 52.4 78.4 -155.5 -57.7 -171.6
55 G -67.5 174.5 62.7 88.7 -126.4 -56.5 -157.1
56 C -75.9 -157.0 54.1 149.4 --- --- -81.9
57 G --- -115.2 -171.5 146.8 --- --- -141.2
|
|
Strand II
base alpha beta gamma delta epsilon zeta chi
1 C -48.4 167.0 56.7 81.3 --- --- 178.5
2 G -71.8 -165.7 51.2 82.8 -145.2 -77.7 -178.5
3 C -64.6 176.5 55.0 82.4 -175.9 -71.0 -165.8
4 C -68.6 -172.0 45.2 80.9 -159.8 -73.0 -175.1
5 C -58.6 179.6 51.9 83.9 -159.5 -69.4 -157.8
6 C -68.0 177.6 53.6 82.7 -153.8 -65.8 -158.3
7 C -54.1 170.8 55.9 82.0 -149.1 -80.3 -165.5
8 G -76.3 -162.9 48.8 81.8 -158.1 -67.4 -162.9
9 G -68.2 -179.7 51.9 81.8 -168.1 -66.9 -160.2
10 C -73.1 -164.6 45.4 82.8 -157.5 -74.1 -160.2
11 C --- -178.2 40.1 82.2 -151.9 -70.5 177.0
12 A --- -153.9 53.9 147.4 --- --- -88.5
13 G --- -64.2 -155.3 147.8 --- --- 175.6
14 U 177.4 148.4 143.6 87.8 --- --- 177.5
15 c -45.4 169.0 46.4 79.9 172.8 -22.3 -157.4
16 G -56.5 -172.2 43.8 78.7 -145.5 -67.2 -162.7
17 G -51.8 164.2 55.1 77.2 -155.8 -63.9 -170.5
18 G -54.0 175.9 45.3 79.8 -146.8 -74.1 -164.6
19 C -62.7 165.8 46.8 79.5 -151.3 -77.9 -147.6
20 U -59.4 171.2 48.5 82.3 -136.3 -83.1 -168.9
21 G -64.6 178.7 47.8 83.3 -148.8 -66.3 -173.2
22 C 148.0 -171.7 -175.4 85.1 -147.0 -67.2 -178.6
23 U -69.4 179.3 51.1 83.8 -167.2 -60.1 -165.5
24 C -56.8 -177.5 47.1 83.9 -148.6 -70.5 -159.2
25 G --- 135.1 36.9 78.9 -155.3 -70.0 -177.2
26 u --- 158.6 54.7 84.5 --- --- -173.8
27 C --- -101.4 167.0 142.1 --- --- -164.6
28 C --- 166.7 47.5 85.6 --- --- -153.3
29 C -51.4 173.3 58.7 83.5 --- --- 179.4
30 G -85.8 -154.9 54.3 82.5 -150.3 -74.6 -179.5
31 C -61.8 169.0 55.9 83.4 174.9 -65.6 -167.0
32 C -62.4 -174.8 43.0 82.1 -154.8 -77.4 -173.4
33 C -60.4 -178.4 52.9 85.1 -159.2 -72.3 -161.4
34 C -65.1 179.0 51.1 81.4 -149.5 -67.0 -157.2
35 C -53.3 173.0 55.4 80.0 -152.9 -74.0 -159.2
36 G -71.7 -168.3 45.1 79.9 -159.0 -66.7 -162.9
37 G -67.7 176.6 51.3 83.6 -162.8 -69.7 -164.1
38 C -75.3 -160.8 43.3 81.8 -155.4 -76.9 -159.8
39 C --- 177.0 39.8 82.4 -157.6 -63.0 -178.5
40 A --- -156.5 55.9 145.4 --- --- -95.4
41 G --- 138.6 145.2 148.9 --- --- -160.4
42 U -92.0 -176.5 64.5 80.6 --- --- -163.1
43 c -38.7 159.6 40.7 79.4 -159.9 -54.2 -161.1
44 G -50.2 -179.6 43.5 78.5 -143.0 -72.6 -161.4
45 G -59.9 164.3 61.5 80.2 -160.4 -68.9 -171.4
46 G -52.6 177.8 44.3 81.6 -145.4 -73.1 -163.1
47 C -66.4 169.6 47.7 81.6 -154.5 -76.1 -150.2
48 U -68.2 172.2 59.1 80.5 -134.7 -80.8 -172.7
49 G -66.6 177.6 50.8 83.1 -149.8 -66.4 -167.6
50 C 152.2 -171.2 -176.5 83.4 -141.7 -66.8 176.3
51 U -74.4 -175.8 52.4 85.4 -167.0 -62.3 -158.8
52 C -51.0 176.6 47.5 82.1 -147.4 -71.4 -169.7
53 G --- 142.7 33.3 80.0 -154.9 -74.0 -178.8
54 u --- 160.5 53.3 83.2 --- --- -176.9
55 C --- 99.9 71.2 135.2 --- --- -155.5
56 A --- 167.9 59.7 87.7 --- --- 178.8
57 C --- 153.0 38.6 82.7 --- --- -155.5
|
Сложно сказать, какую форму ДНК напоминает эта молекула тРНК. Но, мне кажется, что больше всего похоже на Z.
- Определить торсионные углы в заданной структуре ДНК; с помощью Excel определить среднее значение каждого из
торсионных углов (краевые нуклеотиды не рассматривать); определить номер самого "деформированного" нуклеотида.
Торсионные углы DNA-protein complex 1DC1
|
Strand I
base alpha beta gamma delta epsilon zeta chi
1 T --- 148.3 84.9 87.9 172.7 -71.2 -128.3
2 A -59.2 176.1 48.2 139.5 -64.7 146.8 -106.8
3 C 57.2 -143.1 -171.1 82.6 -155.1 -68.4 -163.7
4 T -77.0 -174.1 54.2 84.9 -145.8 -62.8 -154.5
5 C -64.0 -179.9 60.1 139.5 -147.4 -160.3 -115.7
6 G -49.4 145.1 53.9 151.5 -89.4 -172.9 -107.3
7 A -100.9 139.9 39.1 73.1 -168.5 -76.1 -147.3
8 G 158.4 -151.7 170.2 98.4 -153.6 -66.4 -171.2
9 T -61.6 176.1 54.5 95.4 -173.5 -74.2 -155.1
10 A -57.7 -177.7 56.3 138.6 -151.0 -115.6 -116.6
11 T -59.0 155.8 50.9 131.3 --- --- -100.1
|
|
Strand II
base alpha beta gamma delta epsilon zeta chi
1 A -44.4 -179.8 44.4 139.2 --- --- -114.0
2 T -66.6 178.4 53.2 90.7 -171.4 -81.1 -151.2
3 G 153.2 -149.9 173.2 97.4 -152.6 -66.5 -175.9
4 A -100.9 142.4 37.6 76.3 -173.2 -77.5 -145.9
5 G -49.8 147.3 53.2 149.5 -87.7 -174.7 -108.3
6 C -59.5 179.1 58.1 140.2 -149.4 -156.6 -116.7
7 T -71.4 -172.6 50.3 84.7 -145.8 -65.4 -150.5
8 C 60.4 -150.8 -173.9 86.6 -155.0 -68.3 -161.9
9 A -41.7 163.3 39.0 134.1 -60.5 142.2 -105.6
10 T -43.8 167.8 43.0 96.3 -177.1 -90.8 -120.7
11 A --- 133.0 56.2 139.6 178.0 -98.1 -95.5
|
Самым "деформированным" нуклеотидом можно назвать второй нуклеотид первой цепи (А).
angles.xlsx
Упражнение 2.
Научиться определять структуру водородных связей.
- Определить номера нуклеотидов, образующих стебли(stems) во вторичной структуре заданной тРНК.
- Определить неканонические пары оснований в структуре тРНК.
- Определить, есть ли дополнительные водородные связи в тРНК, стабилизирующие ее третичную структуру
(для этого следует рассмотреть комплементарные пары, не имеющие отношения к стеблям).
Так как сначала было ничего не понятно, пришлось почитать
статью.
В ней приведена общая схема вторичной структуры тРНК:
Для исследования была выбрана цепь C, представляющая метионил-тРНК с последовательностью:
[1] 5’ CGCGGGG4SUGGAGCAGCCUGGH2UAGCUCGUCGGGOMCUCAUAACCCGAAGAUCGUCGG5MUPSUCAAAUCCGGCCCCCGCAACCA 3’ [76]
Как можно заметить, на 3’-конце есть триплет CCA, к которому присоединяется аминокислота метионин.
В выходном файле 2fmt_old.pdb есть информация о водородные связях:
RMSD of the bases (----- for WC bp, + for isolated bp, x for helix change)
Strand I Strand II Helix
1 (0.017) C:...2_:[..G]G-----C[..C]:..71_:C (0.004) |
2 (0.006) C:...3_:[..C]C-----G[..G]:..70_:C (0.006) |
3 (0.008) C:...4_:[..G]G-----C[..C]:..69_:C (0.005) |
4 (0.004) C:...5_:[..G]G-----C[..C]:..68_:C (0.014) |
5 (0.009) C:...6_:[..G]G-----C[..C]:..67_:C (0.009) |
6 (0.006) C:...7_:[..G]Gx----C[..C]:..66_:C (0.003) |
7 (0.005) C:..49_:[..G]G-----C[..C]:..65_:C (0.006) |
8 (0.009) C:..50_:[..U]U-*---G[..G]:..64_:C (0.007) |
9 (0.006) C:..51_:[..C]C-----G[..G]:..63_:C (0.006) |
10 (0.015) C:..52_:[..G]G-----C[..C]:..62_:C (0.002) |
11 (0.009) C:..53_:[..G]G----xC[..C]:..61_:C (0.010) |
12 (0.013) C:..54_:[5MU]u-**-xA[..A]:..58_:C (0.005) |
13 (0.043) C:..55_:[PSU]Px**+xG[..G]:..18_:C (0.007) x
14 (0.005) C:..35_:[..A]Ax*---U[..U]:..33_:C (0.005) |
15 (0.005) C:..38_:[..A]A-*---c[OMC]:..32_:C (0.009) |
16 (0.005) C:..39_:[..C]C-----G[..G]:..31_:C (0.013) |
17 (0.006) C:..40_:[..C]C-----G[..G]:..30_:C (0.008) |
18 (0.004) C:..41_:[..C]C-----G[..G]:..29_:C (0.006) |
19 (0.007) C:..42_:[..G]G-----C[..C]:..28_:C (0.005) |
20 (0.004) C:..43_:[..A]A-----U[..U]:..27_:C (0.006) |
21 (0.012) C:..44_:[..A]Ax*---G[..G]:..26_:C (0.010) |
22 (0.015) C:..10_:[..G]G-----C[..C]:..25_:C (0.007) |
23 (0.005) C:..11_:[..A]A-----U[..U]:..24_:C (0.008) |
24 (0.007) C:..12_:[..G]G-----C[..C]:..23_:C (0.005) |
25 (0.009) C:..13_:[..C]C----xG[..G]:..22_:C (0.004) |
26 (0.008) C:..14_:[..A]A-**-xu[4SU]:...8_:C (0.006) |
27 (0.007) C:..15_:[..G]Gx**+xC[..C]:..48_:C (0.006) x
28 (0.019) C:..19_:[..G]Gx---xC[..C]:..56_:C (0.004) +
Note: This structure contains 17[9] non-Watson-Crick base-pairs.
Здесь показаны взаимодействия не с первого нуклеотида (цитозин), потому что цепь заканчивается аденином, что означает отсутсвие
комплементарного взаимодействия.
Стебли
В соответствии с полученными данными, и руководствуясь статьей, можно определить:
- Акцепторный стебель состоит из участка 2-6 и комплементарного ему участка 67-71 (голубой)
- Т-стебель – 49-53 и комплементарного ему участка 61-65 (оранжевый)
- D-стебель – 10-13 и комплементарного ему участка 22-25(фиолетовый)
- Антикодоновый стебель – 26-30 и комплементарного ему участка 40-44(зеленый)
|
|
Водородные связи у неканонических пар
Водородные связи образуются так же и между неканоническими парами оснований (отмечены * в выходном файле). Таких пар 8 (в добавок к 45 каноническим).
Антикодонная петля содержит антикодон метионина CAU (красным на рисунке).
Дополнительные водородные связи
Комплементарные пары, не имеющие отношение к стеблям и стабилизирующие третичную структуру тРНК:
12 (0.013) C:..54_:[5MU]u-**-xA[..A]:..58_:C (0.005) |
13 (0.043) C:..55_:[PSU]Px**+xG[..G]:..18_:C (0.007) x
24 (0.007) C:..15_:[..G]Gx**+xC[..C]:..48_:C (0.006) +
25 (0.019) C:..19_:[..G]Gx---xC[..C]:..56_:C (0.004) +
26 (0.005) C:..33_:[..U]Ux*--xA[..A]:..35_:C (0.005) +
- взаимодействия между 54 и 58 - взаимодействия в Т-петле
- водородные связи между 55 и 18, 19 и 56 - дополнительные связи между D- и Т-петелями, стабилизирующие третичную структуру тРНК,
при этом пара 55-18 - неканоническая, 19-56 - каноническая.
- 33-35 - взаимодействия в V-петле.
Упражнение 3.
Научиться находить возможные стекинг-взаимодействия.
Откройте файл ХХХХ.out с характеристикой структуры тРНК.
Найдите данные о величине площади "перекрывании" 2-х последовательных пар азотистых оснований. Для пар с наибольшими
значениями получите стандартное изображение стекинг-взаимодействия. Полезно также
сравнить изображения с максимальной и минимальной площадью перекрывания;
проверить взаимную ориентацию оснований с помощью RasMol.
В файле 2fmt_old.pdb находим информацию о перекрывании азотистых оснований, она имеет вид:
step i1-i2 i1-j2 j1-i2 j1-j2 sum
1 GC/GC 3.12( 1.31) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 3.93( 1.84) 7.05( 3.15)
2 CG/CG 0.41( 0.03) 0.00( 0.00) 3.52( 0.90) 0.00( 0.00) 3.93( 0.93)
3 GG/CC 2.17( 0.75) 0.00( 0.00) 0.82( 0.00) 0.00( 0.00) 2.99( 0.75)
4 GG/CC 2.82( 1.24) 0.00( 0.00) 1.22( 0.00) 0.00( 0.00) 4.03( 1.24)
5 GG/CC 1.92( 0.53) 0.00( 0.00) 0.27( 0.00) 0.04( 0.00) 2.22( 0.53)
6 GG/CC 2.54( 1.05) 0.00( 0.00) 0.02( 0.00) 0.06( 0.00) 2.62( 1.05)
7 GU/GC 5.43( 2.45) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 7.29( 3.77) 12.72( 6.22)
8 UC/GG 0.61( 0.00) 0.00( 0.00) 0.25( 0.00) 1.84( 0.52) 2.70( 0.52)
9 CG/CG 1.80( 0.70) 0.00( 0.00) 2.36( 0.35) 0.00( 0.00) 4.16( 1.05)
10 GG/CC 2.73( 1.23) 0.00( 0.00) 0.75( 0.00) 0.00( 0.00) 3.48( 1.23)
11 Gu/AC 8.26( 3.56) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 3.48( 1.21) 11.74( 4.77)
12 uP/GA 5.33( 0.21) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 4.31( 1.89) 9.65( 2.10)
13 PA/UG 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00)
14 AA/cU 6.15( 4.41) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 3.80( 1.70) 9.95( 6.11)
15 AC/Gc 1.01( 0.76) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 7.05( 2.84) 8.07( 3.60)
16 CC/GG 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 1.23( 0.00) 3.05( 1.52) 4.28( 1.52)
17 CC/GG 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.45( 0.00) 3.61( 2.12) 4.07( 2.12)
18 CG/CG 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 4.35( 1.63) 0.00( 0.00) 4.35( 1.63)
19 GA/UC 3.42( 1.99) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.59( 0.00) 4.02( 1.99)
20 AA/GU 1.54( 0.67) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 5.08( 2.37) 6.62( 3.03)
21 AG/CG 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 3.10( 1.09) 0.00( 0.00) 3.10( 1.09)
22 GA/UC 1.12( 0.00) 0.00( 0.00) 0.63( 0.00) 0.00( 0.00) 1.75( 0.00)
23 AG/CU 1.15( 1.15) 0.00( 0.00) 0.46( 0.00) 0.53( 0.01) 2.13( 1.16)
24 GC/GC 6.25( 2.34) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 4.40( 1.88) 10.65( 4.22)
25 CA/uG 0.00( 0.00) 0.37( 0.00) 5.92( 4.78) 0.00( 0.00) 6.28( 4.78)
26 AG/Cu 2.78( 0.79) 0.00( 0.00) 0.01( 0.00) 0.00( 0.00) 2.79( 0.79)
27 GG/CC 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00)
28 GG/CC 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00)
29 GC/GC 3.37( 1.39) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 3.81( 1.75) 7.17( 3.14)
30 CG/CG 0.13( 0.01) 0.00( 0.00) 3.86( 1.13) 0.00( 0.00) 3.99( 1.14)
31 GG/CC 2.78( 1.29) 0.00( 0.00) 0.54( 0.00) 0.07( 0.00) 3.39( 1.29)
32 GG/CC 3.06( 1.50) 0.00( 0.00) 0.95( 0.00) 0.00( 0.00) 4.01( 1.50)
33 GG/CC 1.53( 0.31) 0.00( 0.00) 0.46( 0.00) 0.07( 0.00) 2.07( 0.31)
34 GG/CC 2.28( 0.65) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.53( 0.11) 2.82( 0.75)
35 GU/GC 5.15( 2.22) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 6.80( 3.32) 11.95( 5.55)
36 UC/GG 1.31( 0.04) 0.00( 0.00) 0.06( 0.00) 1.78( 0.45) 3.15( 0.49)
37 CG/CG 1.57( 0.33) 0.00( 0.00) 1.93( 0.13) 0.01( 0.00) 3.51( 0.46)
38 GG/CC 3.00( 1.47) 0.00( 0.00) 0.46( 0.00) 0.00( 0.00) 3.46( 1.47)
39 Gu/AC 8.28( 3.28) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 3.67( 1.35) 11.95( 4.63)
40 uP/GA 4.71( 0.24) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 3.22( 1.13) 7.93( 1.37)
41 PA/UG 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00)
42 AA/cU 5.09( 3.72) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 5.93( 3.05) 11.02( 6.76)
43 AC/Gc 2.39( 1.52) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 7.46( 4.50) 9.85( 6.02)
44 CC/GG 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.95( 0.00) 3.13( 1.61) 4.08( 1.61)
45 CC/GG 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.43( 0.00) 3.97( 2.57) 4.41( 2.57)
46 CG/CG 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 4.54( 1.81) 0.00( 0.00) 4.54( 1.81)
47 GA/UC 2.98( 1.48) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.51( 0.00) 3.49( 1.48)
48 AA/GU 1.18( 0.46) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 5.10( 2.41) 6.29( 2.87)
49 AG/CG 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 2.31( 0.65) 0.00( 0.00) 2.31( 0.65)
50 GA/UC 1.06( 0.00) 0.00( 0.00) 0.82( 0.00) 0.00( 0.00) 1.88( 0.00)
51 AG/CU 1.11( 1.08) 0.00( 0.00) 0.54( 0.00) 0.32( 0.00) 1.97( 1.08)
52 GC/GC 5.27( 1.38) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 3.79( 1.54) 9.06( 2.93)
53 CA/uG 0.00( 0.00) 0.52( 0.00) 5.68( 4.64) 0.00( 0.00) 6.21( 4.64)
54 AG/Cu 2.42( 0.63) 0.00( 0.00) 0.01( 0.00) 0.00( 0.00) 2.43( 0.63)
55 GC/AC 2.66( 0.49) 0.59( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 3.25( 0.49)
56 CG/CA 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00)
Выбираем из имеющихся взаимодействий пар оснований ту, перекрывание которой наибольшее, например GU/GC:
7 GU/GC 5.43( 2.45) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 7.29( 3.77) 12.72( 6.22)
Далее находим данные о таком взаимодействии в файле stacking.pdb, в данном случае Section #0007 GU/GC.
Вырезаем эту структуру в отдельный файл:
ex_str -7 stacking.pdb step7.pdb
Строим изображение:
stack2img -cdolt step7.pdb step7.ps
Полученное изображение имеет формат .ps. Если воспользоваться командой:
pdb2img -rc step7.pdb stdout | render -jpeg > step7.jpg
то сразу получим изображение в формате .jpg
|