Комплексы ДНК-белок

Предсказание вторичной структуры заданной тРНК

Предскажем вторичную структуры тРНК 1QTQ тремя способами:

С помощью программы find_pair пакета 3DNA
С помощью программы einverted пакета EMBOSS
С помщью алгоритма Зукера

Программа find_pair использовалась в предыдущем разделе, там же приведена ее выдача. Программа einverted и алгоритм Зукера работают с последовательностям в формате fasta. Программа einverted требует задать некоторые параметры, такие как штраф за гэп, очки за совпадения и несовпадение и т. п. Получен следующий результат (значение параметра minimum score threshold = 18, остальные параметры взяты по умолчанию):

SEQUENCE: Score 21: 7/7 (100%) matches, 0 gaps
       1 tggggta 7       
         |||||||
      71 accccat 65

В алгоритме Зукера можно менять множество разных параметров входа, но здесь имело смысл менять только параметр "P", который отражает отклонение энергии структуры от оптимального. Я воспользовался он-лайн версией программы mfold. После попыток применить разные значения параметра, я сделал вывод, что структура с подходящей конформацией получается при P=15, которая приведена ниже.

Рис. 1. Структура тРНК, полученная алгоритмом Зукера.

По результатам применения всех трех методов можно составить следующую таблицу.

Таблица 1. Сравнение результатов, полученных с помощью программ find_pair, einverted и mfold.
Участок структуры	Позиции в структуре (по результатам find_pair)	Результаты предсказания с помощью einverted	Результаты предсказания по алгоритму Зукера
Акцепторный стебель	5'-902-907-3' 5'-966-71-3' Всего 6 пар	Всего 7, предсказано 6 пар	5'-1-7-3' 5'-65-71-3' Всего 7, предсказано 6 пар
D-стебель	5'-910-912-3' 5'-923-925-3' Всего 3 пары	Предскзано 0 пар из 3 реальных	5'-10-12-3' 5'-22-24-3' Предсказано 3 парs из 3-x реальных
T-стебель	5'-949-953-3' 5'-958-965-3' Всего 5 пар	Предсказано 0 пар из 5 реальных	5'-48-52-3' 5'-60-64-3' Предсказано 5 пар из 5 реальных
Антикодоновый стебель	5'-926-933-3' 5'-937-944-3' Всего 8 пар	Предсказано 0 пар из 8 реальных	5'-26-30-3' 5'-38-42-3' Предсказано 5 пар из 8 реальных
Общее число канонических пар нуклеотидов	24	7	20

Из таблицы видно, что алгоритм Зукера вцелом эффективнее чем программа einverted.

Поиск ДНК-белковых контактов в структуре 1LRR

Программа Jmol позволяет работать с наборами атомов, и , в частности, позволяет фиксировать набор атомов командой define. Ниже приведен пример использования этой команды в скрипте, показывающем в структуре 1LRR полседовательно:

Всю структуру в проволочной модели
Только ДНК в проволочной модели
Множество атомов кислорода 2'-дезоксирибозы
Множество атомов кислорода в остатке фосфорной кислоты
Множество атомов азота в азотистых основаниях

Исследуем контакты ДНК с белком в структуре 1LRR (в одной субъединице: цепи *D, *E, *F), используя команд define и select within. Классифицируем контакты на полярные и неполярные. Полярными будем счиат атомы кислорода и азота, а расстояние между ними в полярном контакте не более 3,5 ангстрем. Неполярными будем считать атомы углерода, фосфора и серы, расстояние неполярного контакта - не более 4,5 ангстрем.

Контакты атомов белка с	Полярные	Неполярные	Всего
остатками 2'-дезоксирибозы	1	13	14
остатками фосфорной кислоты	12	15	27
остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки	2	2	4
остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки	0	0	0

Скрипт


Полярные. Зеленые - с дезоксирибозой, розовые - с фосфатами.	Полярные. Желтые - атомами оснований большой бороздки. Неполярные. Фиолетовые - с дезоксирибозой.	Неполярные. Зеленые - с фосфатами, голыбые - с атомами оснований большой бороздки, коричневые - малой бороздки.

Рис. 2. Стилем cpk выделены атомы белка, контактирующие с ДНК.

Комплексы ДНК-белок

Предсказание вторичной структуры заданной тРНК

Таблица 1. Сравнение результатов, полученных с помощью программ find_pair, einverted и mfold.

Поиск ДНК-белковых контактов в структуре 1LRR

Популярная схема ДНК-белковых контактов