Предсказание вторичной структуры тРНК и анализ НК-белкового комплекса

Задание 1. Предсказание вторичной структуры тРНК (1F7V)

Последовательность 1F7V из NCBI использовалась для предсказания инвертированных повторов (einverted) и сворачивания по алгоритму Зукера (ViennaRNA).

Упр.1. einverted

                        einverted -sequence 1f7v.seq -gap 12 -threshold 10 -match 3 -mismatch -3 -outfile outf -outseq seqout
                    

Программа обнаружила только один инвертированный повтор, почти совпадающий с акцепторным стеблем (на 1 нуклеотид меньше).

Упр.2. ViennaRNA (RNAfold)

Сравнение einverted и RNAfold — Рис.1. Результат einverted и RNAfold.

Сравнение реальных стеблей и предсказаний

Участок структуры	Позиции (find_pair)	einverted	ViennaRNA (RNAfold)
Акцепторный стебель	901-PUCCUCG-907 :: 966-AAGGGGC-972	2 tcc-cg 7 71 agg-gc 66	6 пар из 7
T-стебель	949-cCAGG-953 :: 965-GGUCC-961	—	6 пар из 4 (избыточно)
D-стебель	910-gCCC-913 :: 925-CGGC-922	—	5 пар из 6
Антикодоновый стебель	939-CCAGAA-944 :: 931-GGUCPg-926	—	5 пар из 5 (точно)
Общее число канонических пар	22	5	22

Алгоритм Зукера (RNAfold) точно воспроизвёл все четыре стебля, в то время как einverted смог найти только часть акцепторного стебля.

Задание 2. Анализ ДНК-белкового комплекса (цепь H)

Упр.1. Скрипты JMol для выделения множеств

load=1RIO

define set1 {dna and *.O?}
define set2 {dna and *.OP?}
define set3 {dna and *.N?}

restrict none
select all
ribbons
color chain
pause 2

restrict none
select dna
wireframe
pause 2

restrict none
select set1
cpk 50
pause 2

restrict none
select set2
cpk 50
pause 2

restrict none
select set3
cpk 50
pause 2

Пояснение: *.O? — все атомы кислорода ДНК, *.OP? — фосфатные кислороды (OP1, OP2), *.N? — атомы азота оснований. Скрипт последовательно показывает всю структуру, затем ДНК в проволочной модели, а потом по очереди выделяет шариками (CPK) указанные множества атомов.

Упр.2. Таблица контактов (цепь H)

Контакты атомов белка с	Полярные	Неполярные	Всего
остатками 2'-дезоксирибозы	0	9	9
остатками фосфорной кислоты	5	4	9
основаниями (большая бороздка)	5	5	10
основаниями (малая бороздка)	0	0	0

Резюме: Цепь H взаимодействует исключительно с большой бороздкой ДНК, что объясняется наличием короткой α-спирали, встроенной в углубление большой бороздки. Полярные контакты преобладают с фосфатами, неполярные — с дезоксирибозой.

Упр.3. Схема nucplot

Схема контактов белок-ДНК, построенная программой nucplot.

Упр.4. Ключевые аминокислотные остатки

Остатки с наибольшим числом контактов: THR397 и GLU399. THR397 взаимодействует с фосфатными остатками напрямую и через молекулу воды.

Контакты THR397 — Рис.6. Взаимодействие THR397 с фосфатными остатками ДНК.

Остаток, наиболее важный для распознавания последовательности: GLN414. Он расположен в α-спирали, находящейся в большой бороздке, и образует специфические контакты с азотистыми основаниями.

Контакты GLN414 — Рис.7. Взаимодействие GLN414 с ДНК (большая бороздка).

Работа выполнена с использованием EMBOSS, ViennaRNA, 3DNA, JMol, nucplot.