A- и В- формы ДНК. Структура РНК

Cравнительный анализ канонической ДНК и стеблей тРНК.

○ 01

Модели структур ДНК

С помощью программы fiber пакета 3DNA были построены модели A-, B- и Z-формы дуплекса ДНК. Последовательность одной из нитей представляет собой 5 раз повторенную последовательность GATC.

Ссылки на файлы:

○ A-форма ДНК

○ B-форма ДНК

○ Z-форма ДНК

○ 02

Анализ форм ДНК

Для A-, B- и Z-форм ДНК были определены направление закручивания спирали, шаг спирали, число оснований на один виток, а также ширина большой и малой бороздок.

Табл. 1 · Параметры A-, B- и Z-форм ДНК.
Параметр A-форма B-форма Z-форма
Тип спирали Правая Правая Левая
Шаг спирали (Å) 28 34 45
Число оснований на виток 11 10 12
Ширина большой бороздки (Å) 9.6 20.6 23.5
Ширина малой бороздки (Å) 18.5 13.2 8.7

Для определения атомов азотистого основания, обращённых в сторону большой и малой бороздок, была использована экспериментальная структура A-ДНК 3v9d. В качестве основания был выбран гуанин DG6 цепи A.

В сторону большой бороздки обращены атомы O6 и N7. В сторону малой бороздки обращены атомы N2 и N3.

Рис. 1 Гуанин DG6 цепи A структуры 1BNA. Красным обозначены атомы O6 и N7, обращённые в сторону большой бороздки; синим — атомы N2 и N3, обращённые в сторону малой бороздки.
○ 03

Определение параметров структур тРНК

Для выполнения упражнения была исследована фенилаланиновая тРНК дрожжей 1TRA, цепь A. Пары оснований определяли с помощью find_pair пакета 3DNA.

Стебли вторичной структуры

Выделены четыре стебля. Координаты стеблей приведены как диапазоны номеров нуклеотидов цепи A; спаренные участки направлены антипараллельно.

Табл. 2 · Стебли тРНК 1TRA
Стебель Первый участок Второй участок Пары нуклеотидов Число пар
Акцепторный 1–7 66–72 1–72, 2–71, 3–70, 4–69, 5–68, 6–67, 7–66 7
D-стебель 10–13 22–25 10–25, 11–24, 12–23, 13–22 4
Антикодоновый 27–31 39–43 27–43, 28–42, 29–41, 30–40, 31–39 5
TΨC-стебель 49–53 61–65 49–65, 50–64, 51–63, 52–62, 53–61 5

Всего выделена 21 позиция спаривания. Пара A31–PSU39 расположена на конце антикодонового стебля, однако её геометрия в данной модели отличается от обычного уотсон-криковского спаривания.

Водородные связи между основаниями

В стеблях преобладают пары с уотсон-криковской геометрией. Ниже приведены примеры контактов. Расстояния измерены между тяжёлыми атомами по координатам модели; значения приведены в ангстремах (Å).

Табл. 3 · Примеры водородных связей в стеблях
Пара Контакты между атомами Расстояния, Å
G1–C72 O6···N4; N1···N3; N2···O2 3,04; 3,03; 2,94
A5–U68 N6···O4; N1···N3 2,90; 2,98
G4–U69 O6···N3; N1···O2 2,87; 2,81

Неканонические пары и контакты

При запуске find_pair -p обнаружены 38 пар-кандидатов, из которых 18 программа отнесла к неуотсон-криковским. Этот результат представляет геометрическую классификацию: близость атомов сама по себе не доказывает наличие водородной связи. В таблице приведены основные неканонические взаимодействия и выбранные контакты.

Табл. 4 · Основные неканонические взаимодействия
Пара Расположение Выбранные контакты Расстояния, Å
G4–U69 Акцепторный стебель, wobble-пара O6···N3; N1···O2 2,87; 2,81
U8–A14 Центральная область N3···N7; O2···N6 2,78; 3,48
A9–A23 Контакт с D-стеблем N7···N6; N6···N7 3,00; 3,08
2MG10–G45 D-стебель и вариабельная область O6···N2 2,51
G15–C48 D-петля и вариабельная область N1···O2; N2···N3 2,53; 2,99
G18–PSU55 D- и TΨC-петли N2···O4 2,94
G22–7MG46 D-стебель и вариабельная область N7···N1; O6···N2 2,42; 2,48
M2G26–A44 У основания антикодонового стебля O6···N6; N1···N1 2,53; 2,90
OMC32–A38 Антикодоновая петля O2···N6 2,94
5MU54–1MA58 TΨC-петля O2···N6 3,42

Контакты, стабилизирующие третичную структуру

Обнаружены взаимодействия вне четырёх стеблей вторичной структуры. Пары G18–PSU55 и G19–C56 соединяют D- и TΨC-петли и поддерживают пространственное сближение удалённых участков цепи.

Табл. 5 · Взаимодействия между D- и TΨC-петлями
Пара Контакты между атомами Расстояния, Å
G18–PSU55 N2···O4 2,94
G19–C56 O6···N4; N1···N3; N2···O2 2,88; 2,58; 2,49
Обозначения модифицированных нуклеотидов
  • PSU — псевдоуридин.
  • 2MG — N²-метилгуанозин.
  • M2G — N²,N²-диметилгуанозин.
  • 7MG — 7-метилгуанозин.
  • OMC — 2′-O-метилцитидин.
  • 5MU — риботимидин.
  • 1MA — 1-метиладенозин.
Иллюстрация к отчёту
Иллюстрация к отчёту