Практикум №4

Комплексы ДНК-белок.

1. Программа einverted EMBOSS и предсказание вторичной структуры РНК с помощью ViennaRNA. Сравнение предсказаний с реальной структурой.

С помощью программы einverted EMBOSS я получил предсказания инвертированных участков в нуклеотидной последовательности исследуемой тРНК(1j1u).

Далее представлены команды с некоторыми параметрами и соответствующие им предсказания:

a) einverted -sequence rna.seq -gap 12 -threshold 0 -match 3 -mismatch -4 -outfile outfile -outseq seqout

Sorry! — Рис. 1. Первое предсказание. Неудачное.

Очевидно, что это предсказание слабо слабо соответствует данной тРНК, поскольку, исходя из предсказания, в ней имеется всего один инвертированный участок. Это не соответствует действительности. Следовательно, стандартные параметры программы einverted и понижание порога не помогли.

b) einverted -sequence rna.seq -gap 0 -threshold 0 -match 2 -mismatch -0 -outfile outfile0020 -outseq seqout0020

С помощью цикла я подобрал параметры, которые в большей степени соответствуют реальной структуре данной тРНК. Полученное предсказание видно на рисунке №2.

Далее я предсказал вторичную структуру тРНК по алгоритму Зукера с помощью ViennaRNA.

Полученная структура оказалась вполне естественной. Это типичный клеверный лист, схожий с тем, что получилось в результате работы forgi.

После получения данных я сравнил реальную с предсказанными структурами. В итоге получилась следующая таблица:

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'-67-73-3' Всего 7 канонических пар оснований.	Верно предсказано 6 из 7 пар.	Верно предсказаны все пары.
D-стебель	5'-10-14-3' 5'-23-26-3' Всего 4 канонических пар оснований.	Плохое предсказание.	Верно предсказаны все пары.
T-стебель	5'-50-54-3' 5'-62-66-3' Всего 4 канонических пар оснований, 1 - неканоническая.	Плохое предсказание	Верно предсказаны все пары
Антикодоновый стебель	5'-37-45-3' 5'-27-34-3' Всего 5 канонических пар оснований, 3 - неканонических.	Плохое предсказание.	Плохое предсказание
Общее число канонических пар нуклеотидов	20	25, из них 6 предсказаны верно.	21, из них 16 предсказаны верно.

2. Поиск ДНК-белковых контактов в заданной структуре.

Мне была задана структура ''1ozj''.

Далее я написал скрипты, определяющие следующие наборы атомов: 1) set1 - множество атомов кислорода 2'-дезоксирибозы, 2) set2 - множество атомов кислорода в остатке фосфорной кислоты, 3) set3 - множество атомов азота в азотистых основаниях.

script_select.spt

Следующий скрипт отображает последовательные стадии в JMol.

script_whole.spt

В итоге была получена таблица контактов ДНК-белок:

Контакты атомов белка с	Полярные	Неполярные	Всего
остатками 2'-дезоксирибозы	5	30	40
остатками фосфорной кислоты	1	20	40
остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки	10	10	25
остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки	4	3	8

С помощью программы nucplot я получил схему взаимодействий ДНК-белок.

Аминокислотный остаток, формирующий наибольшее количество контактов на схеме - Lys81. Самый важный для распознавания ДНК - Arg74, поскольку он формирует целых две связи с гуанином цепи D.

Изображения получены средствами NGlview.

The end...

Кирилл Кузенков, студент второго курса ФББ