A- и В- формы ДНК. Структура РНК

Главная

Задание 1

Построила модели структур A-, B- и Z-формы ДНК с помощью инструментов пакета 3DNA.
С помощью программы Рutty, используя протокол ssh, подсоединилась к серверу kodomo.cmm.msu.ru. Перешла в директорию Term3/Practice2.
Ввела 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 построила A-, B- и Z-форму дуплекса ДНК, последовательность одной из нитей которого представляет собой 5 раз повторенную последовательность "gatc".
Структуру дуплекса в А-форме сохранила в файле gatc-a.pdb, структуру дуплекса в В-форме в файле gatc-b.pdb, структуру дуплекса в Z-форме в файле gatc-z.pdb.
Для этого использовала команды:
fiber -a gatc-a.pdb
fiber -b gatc-b.pdb
fiber -z gatc-z.pdb

Задание 2.
Упражнение 1

Научилась выделять разные атомы и химические группировки, используя предопределенные множества RasMol.
В этом упражнении используются файлы, созданные в Задание 1.
Для B-формы ДНК.
Сахарофосфатный остов ДНК

Все нуклеотиды

Все аденины

Атом N7 во всех гуанинах и только в первом по последовательности (синий)

Для B-формы ДНК.
Сахарофосфатный остов ДНК

Все нуклеотиды

Все аденины

Атом N7 во всех гуанинах и только в первом по последовательности (сине-зеленый)

Для Z-формы ДНК.
Сахарофосфатный остов ДНК

Все нуклеотиды

Все аденины
Аденины отсутствуют.

Атом N7 во всех гуанинах и только в первом по последовательности (сине-зеленый)


Упражнение 2


The crystal structure of yeast phenylalanine tRNA at 1.93 A resolution.
1ehz, файл.

1d5y, файл.
Crystal structure of the Escherichia coli Rob transcription factor in complex with DNA.


Упражнение 3

Проверка заданных структур ДНК и РНК на наличие разрывов.
В ДНК разрывов не обнаружено. В тРНК они имеются.

ДНК

тРНК

Задание 3.
Упражнение 1

Открыла в RasMol файл gatc-b.pdb.
Рассмотрела структуру и визуально определила большую и малую бороздку.
Выбрала аденин 22 (А22).
Определила, какие атомы основания явно обращены в сторону большой бороздки, а какие в сторону малой.
С помощью ChemSketch получила изображение основания, выделила красным цветом атомы, смотрящие в сторону большой бороздки, синим в сторону малой.
В сторону большой бороздки обращены атомы: N1,N3,N6,N7,C2,C5,C6.
В сторону малой бороздки обращены атомы: O1P, O2P, O3’, O4’, O5’, C1’, C2’,C3’,C5’.
Остальные атомы основания находятся между ними или нелья четко определить где.


Упражнение 2

Сравненние основны спиральных параметров разных форм ДНК.
А-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 17,91 18,3
Ширина малой бороздки 7,98 11,69 9,86


Упражнение 3

Сравнение торсионных углов в структурах А- и В-форм.
угол α β γ δ ε ξ χ
A-форма (презентация) -62 173 52 88 или 3 178 -50 -160
A-форма (RasMol) -51.69 174.81 41.73 79.07 -147.75 -75.12 -157.20
B-форма (презентация) -63 171 54 123 или 131 155 -90 -117
B-форма (RasMol) -29.90 136.31 31.19 143.33 -140.74 -160.49 -98.02

Задание 4.
Определение параметров структур нуклеиновых кислот с помощью программ пакета 3DNA.
Упражнение 1


Для файлов gatc-a.pdb, gatc-b.pdb и gatc-z.pdb была выполнена команда:
find_pair -t gatc-x.pdb stdout | analyze
В результате для каждой структуры создан ряд файлов с описанием разных её параметров. В файлах gatc-a.out, gatc-b.out,gatc-z.out можно найти значения торсионных углов.
В наиболшей степени отлчаюся значения углов:в A- и B-формах - δ и χ в A- и Z-формах - α в B- и Z-формах - α, ξ и χ.

Определение значения торсионных углов в заданной структуре тРНК (1ehz)

Использовала программу remediator для перевода файла 1EHZ.pdb в старый формат:
remediator --old "1EHZ.pdb" > "1EHZ_old.pdb"
Затем применила команду:
find_pair -t 1EHZ_old.pdb stdout | analyze
Значения торсионных углов в структуре тРНК (1EHZ_old.out): 
Strand I
  base    alpha    beta   gamma   delta  epsilon   zeta    chi
   1 G     ---   -128.1    67.8    82.9  -155.6   -68.6  -167.8
   2 C    -67.4  -178.4    53.8    83.4  -145.1   -76.8  -163.8
   3 G    -74.5   169.7    59.5    80.7  -148.3   -80.0  -161.9
   4 G    -64.4   162.2    60.7    82.2  -157.4   -68.7  -168.7
   5 A    -74.7  -176.5    53.4    84.9  -137.5   -81.7  -162.9
   6 U    -48.8   157.6    55.3    81.3  -151.0   -77.0  -160.0
   7 U    -59.5  -178.7    62.5   137.3    ---     ---   -133.1
   8 c     ---    168.5    42.2    84.3  -145.0   -82.1  -173.6
   9 U    -51.7   177.2    42.1    80.4  -150.6   -67.8  -165.3
  10 G    -63.9   176.8    52.8    79.4  -150.4   -71.3  -156.6
  11 U    -64.7   173.6    48.5    80.3  -156.5   -69.4  -164.0
  12 G    -56.9   171.5    56.2    83.9  -159.4   -64.9  -169.2
  13 u    -79.7  -172.8    57.7    77.6  -128.6   -70.7  -161.5
  14 P    -49.7   168.8    44.1    76.6    ---     ---   -147.0
  15 A     ---    165.7    51.3    72.2    ---     ---   -158.4
  16 A     ---   -180.0    46.9    82.5  -136.8   -76.4  -169.4
  17 P    -47.7   160.4    53.3    79.3  -140.1   -68.6  -165.6
  18 c    -67.4   172.0    56.2    83.2  -154.2   -74.9  -162.6
  19 U    -68.2  -179.4    52.4    78.9  -137.3   -84.7  -169.0
  20 G    -47.9   158.7    55.6    79.8  -160.3   -70.3  -169.0
  21 G    -67.0  -178.3    55.6    81.6  -154.9   -76.4  -160.2
  22 A    -59.7   162.1    60.0    85.3    ---     ---   -159.4
  23 g     ---    147.2    60.1    89.3  -126.2   -88.7   169.6
  24 C    -56.1   167.9    48.2    87.2  -150.5   -69.9  -160.9
  25 U    -67.8   172.9    51.8    80.7  -158.5   -65.2  -158.3
  26 C    166.6  -169.9   178.6    82.5  -153.1   -97.4  -168.3
  27 A     83.4  -158.3  -114.6    92.0  -125.5   -57.3  -170.7
  28 G    -55.1   162.5    51.9    79.8  -136.3  -143.9  -164.5
  29 u     -6.1    91.2    76.8    96.8    ---     ---    -85.8
  30 G     ---   -178.9    53.8   153.8    ---     ---    -80.3

Strand II
  base    alpha    beta   gamma   delta  epsilon   zeta    chi
   1 C    -73.2   176.2    62.1    83.0    ---     ---   -161.6
   2 G    -78.4   173.6    60.3    80.3  -149.6   -68.4  -162.8
   3 C    -61.7   164.6    53.1    79.0  -158.5   -64.5  -152.0
   4 U    -63.8   168.1    55.1    79.1  -155.4   -85.6  -161.4
   5 U    -59.8   175.3    47.3    82.2  -152.9   -65.4  -160.1
   6 A    -62.0   164.1    54.2    83.2  -152.2   -78.3  -162.8
   7 A    -57.9   178.5    52.0    81.7  -151.0   -73.5  -164.9
   8 G    -44.0   164.2    49.9    79.8  -152.0   -73.3  -172.8
   9 A    -66.9   180.0    44.1    75.8  -147.5   -76.5  -161.8
  10 C    -62.0   167.3    50.9    80.7  -152.3   -70.7  -152.6
  11 A    -60.1   179.6    46.9    80.5  -145.6   -74.1  -158.7
  12 C     ---    179.8    38.2    83.0  -152.3   -74.5  -166.7
  13 a     ---   -146.1    71.8   156.7    ---     ---    -86.3
  14 G     ---   -159.4    59.0   150.6    ---     ---    -99.5
  15 U    -67.7  -177.0    47.0    82.1    ---     ---   -148.2
  16 c    -52.7   161.4    49.3    80.1  -145.9   -71.2  -149.9
  17 A    -69.9   177.8    52.3    83.7  -137.0   -75.5  -156.7
  18 G    -54.0   165.9    56.9    83.6  -144.7   -62.3  -171.7
  19 A    -66.6   174.0    55.6    81.4  -155.5   -78.3  -165.9
  20 C    -72.4   178.3    49.3    80.1  -152.1   -67.0  -160.6
  21 C    -53.0   166.9    43.6    83.4  -148.5   -73.4  -168.2
  22 g    -53.8   170.8    47.7    86.0  -136.3   -76.9  -163.4
  23 C    -65.1   168.9    53.9    83.3  -145.1   -68.4  -160.3
  24 G    -68.8   178.2    46.8    83.6  -144.3   -72.8  -160.7
  25 A    -53.3   174.8    52.5    82.3  -155.3   -66.4  -158.0
  26 G     ---    153.5   179.3    82.0  -145.0   -80.4  -175.5
  27 U     ---   -145.6    55.4    78.6    ---     ---   -161.5
  28 C     ---   -174.3   161.5   145.6    ---     ---   -140.1
  29 U     ---   -158.8    63.7    84.6    ---     ---   -165.6
  30 C     ---    171.8    53.3    83.4    ---     ---   -161.5

Данная структура больше всего похожа на А-форму ДНК.

Аналогично получила значения торсионных углов 1d5y ДНК(1D5Y_old.out): 
Strand I
  base    alpha    beta   gamma   delta  epsilon   zeta    chi
   1 G     ---   -155.9    43.0   143.2  -172.8  -128.6  -106.1
   2 A    -51.0   170.9    47.1   145.1   179.5   -91.7  -107.2
   3 C    -56.7   177.3    47.1   136.1  -147.8  -150.9  -110.3
   4 A    -58.9   156.5    50.2   137.7  -166.0  -100.1  -124.3
   5 G    -56.2   171.6    39.2   135.7  -167.6  -152.1  -109.7
   6 C    -27.8   143.9    46.9   141.7  -161.1  -116.9  -115.5
   7 A    -70.3   176.4    49.9   143.2  -163.6  -117.7  -105.2
   8 C    -65.9   177.3    45.1   133.7   158.0   -91.9   -98.8
   9 T    -50.5  -159.0    41.7   139.1  -178.9   -94.0  -103.6
  10 G    -58.0  -178.9    41.0   140.0  -147.9  -155.6  -103.8
  11 A    -38.8   142.4    38.4   132.3   176.5   -96.0  -115.4
  12 A    -49.3  -163.8    33.0   139.3   171.4   -96.2  -100.3
  13 T    -49.6  -176.4    45.0   135.8   176.1  -109.7  -106.3
  14 G    -53.4  -178.3    44.0   141.4   170.9  -100.4  -111.4
  15 T    -62.2  -157.5    41.0   140.7  -160.9  -133.4  -101.0
  16 C    -42.8   149.5    44.8   134.6   178.5   -96.7  -110.8
  17 A    -62.9  -172.0    46.8   143.3  -143.3  -176.2   -96.0
  18 A    -48.3   131.5    53.1   143.7   175.5   -94.1  -117.5
  19 A    -55.1  -173.0    42.6   141.2   178.2  -104.1  -115.1
  20 G    -72.7  -155.2    42.2   147.1    ---     ---    -93.3
  21 G     ---   -174.1    38.8   141.2  -158.7  -147.9  -105.8
  22 A    -42.8   155.0    40.6   137.2   177.8   -84.3  -115.3
  23 C    -53.0  -177.4    42.8   131.9  -168.2  -129.7  -115.6
  24 A    -47.0   173.0    42.7   138.0  -167.8  -108.4  -114.1
  25 G    -46.6   164.9    39.0   136.3  -170.3  -139.8  -107.6
  26 C    -40.1   161.9    44.0   137.4  -176.0  -107.3  -116.9
  27 A    -64.6  -167.3    45.7   147.0  -169.9  -125.6   -98.8
  28 C    -49.8   162.4    48.9   135.7   175.3  -104.7  -112.0
  29 T    -60.7  -167.3    48.9   140.5   178.5   -95.1   -94.5
  30 G    -55.7  -179.8    43.0   139.9  -150.1  -149.2  -102.2
  31 A    -45.4   149.5    40.8   134.6   160.6   -86.4  -110.4
  32 A    -69.5  -149.1    44.4   141.6   175.2  -108.3  -102.5
  33 T    -48.9  -179.2    45.1   139.9  -171.9  -116.0  -106.0
  34 G    -54.8   170.0    48.1   138.2   164.3   -93.4  -111.9
  35 T    -72.2  -146.1    41.3   142.3  -161.6  -172.8   -93.5
  36 C      9.7   102.6    30.6   131.2   174.6   -95.9   -96.7
  37 A    -56.7  -173.9    43.3   140.9  -163.7  -174.2  -101.1
  38 A    -36.9   132.1    54.9   143.6  -179.8   -83.4  -132.0
  39 A    -72.8  -164.8    43.5   135.7   166.4   -99.3  -111.2
  40 G    -63.3  -157.8    47.9   153.0    ---     ---    -99.7

Strand II
  base    alpha    beta   gamma   delta  epsilon   zeta    chi
   1 C    -82.5  -161.2    48.9   145.3    ---     ---   -102.5
   2 T    -51.6   158.6    59.2   137.0   176.1   -84.8  -125.5
   3 G    -78.1  -157.1    41.4   142.4  -172.3  -143.0   -99.6
   4 T    -34.9   169.1    44.9   140.6   173.2   -83.1  -118.9
   5 C     -9.1   132.2    30.1   136.1   175.8  -124.4  -106.6
   6 G    -39.4   157.4    39.5   135.0  -161.2  -153.7  -117.7
   7 T    -52.8   147.1    48.4   135.9  -165.9  -134.8   -90.3
   8 G    -74.7  -165.9    39.6   146.0  -150.7  -139.7   -88.7
   9 A    -46.2   144.1    53.6   144.1  -172.0   -90.2  -123.0
  10 C    -45.3   154.3    45.6   137.5  -155.7  -157.7  -102.8
  11 T    -60.2  -152.4    42.3   138.1  -164.5  -113.6  -102.2
  12 T    -65.1  -163.4    39.9   134.3   161.5   -91.9   -98.6
  13 A    -46.1   166.3    51.5   143.8   175.6   -90.0  -114.2
  14 C    -63.5  -168.2    39.0   142.5  -177.0  -142.4  -105.4
  15 A    -53.7   157.1    47.9   142.6   177.3   -83.3  -121.8
  16 G    -44.8   147.7    45.4   139.8  -155.5  -151.5  -109.6
  17 T    -69.3  -159.1    44.9   141.9  -161.3  -137.5   -93.3
  18 T    -68.9  -154.6    52.1   143.0   171.1   -87.2  -107.9
  19 T    -23.1   130.4    52.0   140.9   165.6  -101.3  -115.5
  20 C     ---   -128.7    53.4   142.7  -172.1  -162.2   -91.3
  21 C    -73.3   177.8    48.0   144.8    ---     ---   -104.4
  22 T    -53.5   163.6    62.0   138.3  -163.0  -104.2  -116.6
  23 G    -75.3  -168.8    41.0   140.5  -177.4  -131.6  -101.7
  24 T    -31.2   132.9    50.9   134.4  -170.0   -95.4  -128.6
  25 C    -39.2   169.9    36.1   137.1  -158.8  -149.5  -111.1
  26 G    -40.3  -166.1    37.5   138.4   179.7  -110.1  -102.2
  27 T    -92.8   147.9    27.8   133.6   162.5   -99.4   -85.9
  28 G    -95.6  -164.2    47.0   149.2   -68.8   162.4   -75.5
  29 A    -36.1   137.9    49.9   140.7  -167.7   -84.4  -126.5
  30 C    -45.5   162.1    40.7   139.8  -158.7  -157.1  -103.4
  31 T    -46.9  -175.0    45.8   134.1  -165.3  -108.3  -114.3
  32 T    -67.3  -169.4    37.9   134.9   169.8  -110.9   -96.8
  33 A    -48.1   162.3    51.0   140.3  -175.7   -90.1  -117.5
  34 C    -78.0  -151.1    43.3   142.8  -175.2  -141.5   -97.7
  35 A    -50.4   158.5    46.5   145.8   165.2   -73.4  -112.6
  36 G    -46.9   146.8    49.2   139.7  -158.2  -146.5  -112.5
  37 T    -70.1  -150.2    48.9   147.4  -165.2  -142.5   -91.1
  38 T    -62.5  -153.7    43.5   139.5   160.7   -87.5  -104.2
  39 T    -47.7   143.9    55.4   136.2   167.4   -94.9  -118.1
  40 C     ---   -134.3    48.2   142.9  -160.1  -144.7   -98.1

Упражнение 2
Определение структуры водородных связей
С помощью программы find_pair пакета 3DNA были определены возможные водородные связи между азотистыми основаниями (1EHZ_old.out)
Акцепторный стебель состоит из участка 1-7 и комплементарного ему участка 72-66.
Т-стебель состоит из участка 49-53 и комплементарного ему участка 65-61.
D-стебель состоит из участка 10-13 и комплементарного ему участка 25-22.
Антикодоновый стебель состоит из участка 26-32 и комплементарного ему участка 44-38.

Акцепторный стебель выделен красным, Т-стебель - зеленым, D-стебель - синим, антикодоновый - оранжевым.
Неканонические пары нуклеотидов:
G4-U69;
A38-C32;
A44-G26.
Пары нуклеотидов 54-58 и 55-18 дополнительно стабилизируют Т-петлю.
Упражнение 3
Нахождение возможных стекинг-взаимодействий.
Данные о величине площади "перекрывании" 2-х последовательных пар азотистых оснований (1EHZ_old.out): 
    step      i1-i2        i1-j2        j1-i2        j1-j2        sum
   1 GC/GC  5.19( 2.33)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  6.59( 3.41) 11.78( 5.74)
   2 CG/CG  0.51( 0.00)  0.00( 0.00)  2.98( 0.46)  0.71( 0.00)  4.20( 0.46)
   3 GG/UC  2.74( 1.28)  0.00( 0.00)  0.01( 0.00)  0.30( 0.00)  3.05( 1.28)
   4 GA/UU  4.55( 2.72)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  2.78( 0.92)  7.34( 3.64)
   5 AU/AU  4.86( 3.47)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  3.00( 1.72)  7.86( 5.18)
   6 UU/AA  0.50( 0.00)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  3.45( 3.11)  3.94( 3.11)
   7 Uc/GA  0.98( 0.00)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  3.08( 1.54)  4.06( 1.54)
   8 cU/AG  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  0.40( 0.00)  3.43( 2.87)  3.83( 2.87)
   9 UG/CA  0.31( 0.00)  0.00( 0.00)  2.45( 1.12)  0.22( 0.00)  2.99( 1.12)
  10 GU/AC  5.87( 3.10)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  4.01( 2.38)  9.88( 5.48)
  11 UG/CA  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  4.02( 1.93)  0.00( 0.00)  4.02( 1.93)
  12 Gu/aC  8.58( 3.94)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  3.56( 0.68) 12.14( 4.63)
  13 uP/Ga  6.08( 1.82)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  8.21( 3.27) 14.29( 5.10)
  14 PA/UG  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)
  15 AA/cU  2.73( 0.95)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  4.92( 2.25)  7.66( 3.20)
  16 AP/Ac  5.04( 3.17)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  6.30( 3.92) 11.34( 7.08)
  17 Pc/GA  3.17( 0.17)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  6.10( 4.17)  9.28( 4.34)
  18 cU/AG  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  0.70( 0.00)  1.74( 1.71)  2.44( 1.71)
  19 UG/CA  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  2.99( 1.72)  0.00( 0.00)  2.99( 1.72)
  20 GG/CC  2.53( 1.04)  0.00( 0.00)  0.27( 0.00)  0.15( 0.00)  2.94( 1.04)
  21 GA/gC  3.12( 0.91)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  4.81( 2.13)  7.93( 3.04)
  22 Ag/Cg  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  1.02( 0.00)  0.40( 0.07)  1.42( 0.07)
  23 gC/GC  3.53( 0.73)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  7.32( 4.35) 10.85( 5.08)
  24 CU/AG  1.03( 0.01)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  2.64( 2.33)  3.67( 2.35)
  25 UC/GA  1.53( 0.43)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  1.09( 0.09)  2.62( 0.52)
  26 CA/UG  0.00( 0.00)  1.92( 0.00)  2.31( 0.19)  0.00( 0.00)  4.23( 0.19)
  27 AG/CU  2.06( 0.54)  0.00( 0.00)  0.25( 0.00)  0.00( 0.00)  2.31( 0.54)
  28 Gu/UC  3.09( 1.19)  1.91( 0.00)  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  5.00( 1.19)
  29 uG/CU  0.00( 0.00)  0.00( 0.00)  1.39( 0.19)  0.16( 0.00)  1.55( 0.19)

По-моему, у 12-ой пары наибольшие значения площади перекрывания(13-я,наверное, не подходит).
________________


Задание 2


Упражнение 1

Предсказание вторичной структуры заданной тРНК


При параметрах:
Minimum score threshold [50]: 10
Match score [3]: 10
Нашлось 2 стебля:акцепторный и антикодоновый. Определились также как в find_pair.
При параметрах:
Gap penalty: 15
Minimum score threshold: 25
Match score: 10
Mismatch score: -15
Нашелся T-стебель, полностью совпадает.

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 (6 канонич.) 		все 6
 все 6 канонич.
D-стебель 5'-10-13-3'
5'-22-25-3'
Всего 4 пары (все канонич.) 		Не найдено все 4
T-стебель 5'-49-53-3'
5'-61-65-3'
Всего 5 (все канонич.) 		все 5 Все 5
Антикодоновый стебель 5'-38-44-3'
5'-26-33-3'
8 пар (5 канонических) 		все 6 4 канонич. +1
Общее число канонических пар нуклеотидов 20 17 19


Упражнение 2


Предсказание вторичной структуры тРНК по алгоритму Зукера.
Программа mfold из пакета EMBOSS реализует алгоритм Зукера.
Постаралась подобрать параметры для получения предсказания, наиболее близкого к реальной структуре.
Результаты внесла в таблицу.
Картинка с лучшим предсказанием. Было выдано при параметрах по умолчанию(p=5).
©Eliseeva Julia