A- и В- формы ДНК. Структура РНК

Структуры A-, B- и Z-форм ДНК

Модели структур были получены с помощью программы fiber пакета 3DNA и визуализированы в Jmol.
A-форма B-форма Z-форма
Файлы pdb:
»A-форма
»B-форма
»Z-форма

Средства JMol для работы со структурами нуклеиновых кислот

Я использовала структуру А-формы ДНК

Упр.1.
Выделить цветом или способом отображения
  • - сахарофосфатный остов ДНК (Рис.1);
  • - все нуклеотиды (Рис.2);
  • - все нуклеотиды содержащие основание аденин (Рис.3);
  • - атом N7 во всех гуанинах и/или только в первом по последовательности (Рис.4).
Рис.1
Рис.2
Рис.3
Рис.4


Упр.2.
Получить файлы PDB

Файлы были скачаны с сайта PDB.
Ссылки на файлы:
»1QRT
»1QRT(РНК)
»1KSX
»1KSX(ДНК)

Упр.3.
Проверить заданные структуры ДНК и РНК на наличие разрывов.
тРНКДНК-белковый комплекс
PDB ID1qrt1ksx
Общий
вид
структуры
Разрывы

При рассмотрении в проволочной модели разрывов цепи не обнаружено.

Сравнение структур 3-х форм ДНК с помощью средств JMol

Упр.1.
Определить, какие атомы основания явно обращены в сторону большой бороздки, а какие в сторону малой.

В трёх формах ДНК был выделен цитозин и оценено его положение по отношению к бороздкам.
Рис.5. A-форма
Рис.6. B-форма
Рис.7. Z-форма

В сторону большой бороздки: C6, C5, C4, N4.
В сторону малой бороздки: O2, N1, C2.
Атомы, обращённые в большую бороздку окрашены красным, в малую - синим.

Упр.2.
Сравнить основные спиральные параметры разных форм ДНК, состоящей из повторений фрагмента гуанин-аденин-тимин-цитозин.

Параметры трёх форм ДНК спиралей
A-форма B-форма Z-форма
Тип спирали левая левая левая
Шаг спирали (Å) 28,03 33,75 38,2
Число оснований на виток 11 10 10
Ширина большой бороздки 18,5 (от [G]17) 20,58 (от [A]30) 23,51 (от [C]12)
Ширина малой бороздки 9,63 (от [T]23) 13,2 (от [C]16) 8,68 (от [G]9)

Упр.3.
Сравнить торсионные углы в структурах А- и В-форм.
Положение торсионных углов на примере аденина:

С помощью программ find_pair и analyze пакета 3DNA были получены торсионные углы для молекулы цитозина [C]12:A. Значения приведены в таблице:

Значения торсионных углов А и В-форм ДНК
Торсионный угол α β γ δ ε ζ χ
A-форма -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.7 -75.1 -157.2
A-форма в презентации 62 173 52 88/3 178 -50 -160
B-форма -29.9 136.3 31.2 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
B-форма в презентации 63 171 54 123/131 155 -90 -117

Определение параметров структур нуклеиновых кислот с помощью программ пакета 3DNA


Упр.1.
Научиться определять торсионные углы нуклеотидов.

В таблице ниже представлены значения торсионных углов для цитозина из трёх форм ДНК. Причём в A и B формах торсионные углы для всех нуклеотидов имеют одинаковые значения (либо отличаются незначительно), тогда как в Z-форме их значения чередуются, соответственно, торсионные углы принимают сходные значения через один нуклеотид.
Сравнение торсионных углов
Торсионный угол α β γ δ ε ζ χ
A-форма -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.7 -75.1 -157.2
B-форма -29.9 136.3 31.2 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
Z-форма* -139.5 -136.8 50.9 137.6 -96.5 82.0 -154.3
тРНК* -19.3 115.2 45.0 35.3 -150.0 -90.0 180.0
*Для цитозина
Как видно из таблицы, больше всего отличаются углы β и ζ в Z-форме от таковых в формах А и В. Эти углы определяют положение дезоксирибрзы относительно фосфатных групп.
Основываясь на значениях торсионных углов в цитозие тРНК, нельзя сделать однозначный вывод, на какую из форм она наиболее похожа. Значения углов α и β близки к таковым в В-форме, а по значениям углов γ, δ, ε и ζ тРНК больше похожа на А-форму.
Для ДНК и тРНК были посчитаны средние значения торсионных углов и найдены самые "деформированные" нуклеотиды (чьи торсионные углы сильно отклоняются от средних).
Торсионные углы в ДНК и тРНК
Торсионный угол α β γ δ ε ζ χ
Среднее значение (ДНК) -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.7 -75.1 -157.2
Значения самого "деформированного" нуклеотида (ДНК) -29.9 136.3 31.2 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
Среднее значение (тРНК) -139.5 -136.8 50.9 137.6 -96.5 82.0 -154.3
Значения самого "деформированного" нуклеотида (тРНК) -19.3 115.2 45.0 35.3 -150.0 -90.0 180.0

Рис.8. Значения торсионных углов для тРНК

Рис.9. Значения торсионных углов для ДНК


Упр.2.
Научиться определять структуру водородных связей.
Упр.3.
Научиться находить возможные стекинг-взаимодействия. 		«Назад
Дальше»
© Колупаева А.Л. 2014