А- и В- формы ДНК. Структура РНК.

Задание 1

С помощью программы fiber из пакета 3DNA получены pdb файлы, содержащие A-, B- и Z-формы дуплекса ДНК, сосоящие из повторяющейся 5 раз последовательности нуклеотидов "gatc":

А-форма - gatc-a.pdb, B-форма - gatc-a.pdb, Z-форма - gatc-z.pdb

Задание 2

В спиралях ДНК можно легко отличить внешнюю бороздку от внутренней по внешнему виду. Атомы нуклеотидов могут быть направлены как в сторону малой, так и в сторону большой бороздки. Рассмотрим это на примере нуклеотида цитозина (№8 в структуре gatc-b.pdb) (рис. 1)

Protein
Рис. 1. Показана ориентация атомов в сторону малой или большой бороздки в цитозине №8. Малая и большая бороздки подписаны. Сахарафосфатный остов ДНК представлен в виде линий.

В сторону большой бороздки обращены атомы C4, N4, C5, C6.
В сторону малой бороздки обращены атомы N3, C2, O2, N1 (атом N1 соединяется с остовом) (рис. 2). Для а- формы спирали наблюдается аналогичная картина. А для z- формы спирали атомы направлены по другому (рис. 3)

Protein
Рис. 2. На рисунке представлена схема нуклеотида цитозина в спиралях типа a и b. Синим выделены атомы, ориенторованные в сторону малой бороздки. Красным - в сторону большой.Исходный файл, полученный с помощью программы Chemsketch.
Protein
	Рис. 3. На рисунке представлена схема нуклеотида цитозина в z-спирали. Синим выделены атомы, ориенторованные в сторону большой бороздки. Красным - в сторону малой.Исходный файл, полученный с помощью программы Chemsketch.
			

Анализ сгенерированный структур приведен в таблице 1.

Таблица 1
Параметр A-форма B-форма Z-форма
Тип спирали Правая Правая Левая
Шаг спирали (A) 28,0 33,75 43,5
Число оснований на виток 11 10 12 (6 на половину витка)
Ширина большой бороздки (A) 16,8 (13 - 30) 17,2 (12 - 26) 18,3 (4 - 14)
Ширина малой бороздки (A) 8,0 (5 - 30) ~11,7 (12 - 33) ~11, 6(4 - 19)

Торсионные углы для цитозина из структуры с a-спиралью показаны на рисунке 4, а для структуры с b-спиралью - на рисунке 5. Сравнение торсионных углов приведено в таблице 2.

Protein
Рис. 4.Скрипт в программе Jmol, с помощью которого можно получить данное изображение.
			
Protein
Рис. 5.Скрипт в программе Jmol, с помощью которого можно получить данное изображение.
			
Таблица №2
угол α β γ δ ε ζ χ
A-форма из презентации 62 173 52 88 или 3 178 -50 -160
A-форма gatc-a.pdb 64.1 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
B-форма из презентации 63 171 54 123 или 131 155 -90 -117
B-форма gatc-b.pdb 85.9 136.3 31.2 143.3 -140.8 -160.5 -98.0

Задание 3

Торсионные углы в нуклеотидах днк структуры с pdb кодом 1TRO были определены с помощью программ find_pair и analyze. Результат представлен в таблице №3. Также данные были проанализированы, найдены средние углы для каждого нуклеотида, а также среднеквадритичное отклонение углов от следних по структуре для каждого нуклеотида. Как видно из таблицы, наибольшее среднеквадратичное отклонение у Т №17. Его торсионные углы больше всех отличаются от среднего значения в этой структуре.

Таблица №3
Base alpha beta gamma delta epsilon zeta chi
Среднее C 3,6 85,1 24,6 79,8 -156,1 -85,6 -158,3
G -71,9 -2,8 64,4 123,6 -28,8 -94,0 -126,3
T -64,3 15,0 53,6 130,6 -131,5 -95,2 -116,6
A -65,9 95,1 41,7 128,0 -29,1 -110,9 -110,7

Определение структуры водородных связей

Для определения структуры водородных связей нуклеотидов рнк структуры с pdb кодом 1f7u были использованы программы find_pair и analyze.

Таблица №4
№ пары Тип стебля Цепь 1 Цепь 2 Особые места в спирали
№ остатка Название нуклеотида № остатка Название нуклеотида
1 Акцепторный стебель 901 PSU A 972
2 902 U A 971
3 903 C G 970
4 904 C G 969
5 905 U G 968
6 906 C G 967
7 907 G C 966
8 Т-стебель 949 5MC G 965
9 950 C G 964
10 951 A U 963
11 952 G C 962
12 953 G C 961
13 954 5MU 1MA 958
14 955 PSU G 917 меняется направление спирали
15 Антикодоновый стебель 939 C G 931
16 940 C G 930
17 941 A U 929
18 942 G C 928
19 943 A PSU 927
20 944 A M2G 926
21 D-стебель 910 2MG C 925
22 911 C G 924
23 912 C G 923
24 913 C C 922
25 914 A U 908
26 915 A U 948 меняется направление спирали
27 918 G C 956 изолированная пара
Protein
Рис. 6. Изображение структуры рнк с покрашенными стреблями. Скрипт в программе Jmol, с помощью которого можно получить данное изображение.

Поиск стэкинг-взаимодействий

В файле со стекинг взаимодействиями найдкны взаимодействия с наибольшим и наименьшим перекрытием.

13 uP/Ga 13.77

14 PC/GG 0.00

Полученные изображения с помощью программы analyse можно посмотреть на рисунках 7 и 8. Изображения, полученые в программе Jmol можно посмотреть на рисунках 9 и 10.

Protein Рис. 7. Графическое изображение нуклеотидов с наименьшим перекрытием.
Protein Рис. 8. Графическое изображение нуклеотидов с наибольшим перекрытием.
Protein Рис. 9. Графическое изображение нуклеотидов с наименьшим перекрытием, полученное в программе Jmol.
Protein Рис. 10. Графическое изображение нуклеотидов с наибольшим перекрытием, полученное в программе Jmol.
© Mishchenko Polina 2016