Комплексы нуклеиновых кислот и белков
В этом практикуме будем смотреть на структуру молекул тРНК и ДНК.
Предсказание вторичной структуры заданной тРНК
Программа einverted из пакета EMBOSS позволяет найти инвертированные участки в нуклеотидных последовательностях. Одним из вариантов предсказания вторичной структуры тРНК является программа einverted пакета EMBOSS. Данные, максимально похожие на реальную структуру тРНК, получились при следующих параметрах работы программы: gap penalty 12, minimum score threshold 15, match score 3, mismatch score 4. Полученная информация представлена в таблице 1. Другим способом прдесказания вторичной структуры является алгоритм Зукера, реализованный в программе mfold. Полученная в результате структура для P=20% приведена на рисунке 1.
Таблица 1. Данные предсказания вторичной структуры тРНК, полученные с помощью различных сервисов.
| Участок структуры | Позиции в структуре (по результатам find_pair) | Результаты предсказания с помощью einverted | Результаты прдесказания по алгоритму Зукера |
|---|---|---|---|
| Акцепторный стебель | 5'-902-907-3' 5'-971-966-3' | 5'-901-907-3' 5'-971-965-3' | 5'-901-907-3' 5'-971-966-3' |
| D-стебель | 5'-910-912-3' 5'-923-925-3' | - | 5'-910-912-3' 5'-922-924-3' |
| T-стебель | 5'-949-953-3' 5'-961-965-3' | - | 5'-948-952-3' 5'-960-964-3' |
| Антикодоновый стебель | 5'-926-933-3' 5'-937-944-3' | - | 5'-926-930-3' 5'-938-942-3' |
| Общее число канонических пар нуклеотидов | 22 | 7 | 20 |
Поиск ДНК-белковых контактов в заданной структуре
Создан скрипт, позволяющий последовательно визуализировать изображение всей структуры; только ДНК в проволочной модели; той же модели, но с выделенными шариками множеством атомов кислорода 2'-дезоксирибозы, затем атомов кислорода в остатке фосфорной кислоты и потом атомов азота в азотистых основаниях.
Далее с помощью JMol соберем информацию о контактах ДНК и белка в комплексе. Критерием контакта было расстояние между взаимодействующими атомами в 4,5 ангстрем. Данные представлены в таблице 2.
Таблица 2. Контакты в ДНК
| Контакты атомов белка | Полярные | Неполярные | Всего |
|---|---|---|---|
| С остатками 2'-дезоксирибозы | 0 | 6 | 6 |
| С остатками фосфорной кислоты | 11 | 9 | 20 |
| С остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки | 3 | 7 | 10 |
| С остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки | 0 | 0 | 0 |
Атомы малой бороздки не имеют контактов с белком. Возможно, они менее доступны стерически для образования котактов. Больше всего полярных контактов с остатками фосфорной кислоты, что логично при их стерической доступности.
С помощью сервиса nucprot была получена популярная схема ДНК-белковых контактов, приведенная на рисунке 2.
Судя по полученной схеме, наибольшим числом связей с ДНК обладает Arg1261. Вероятно, это наиболее важный для узнавания ДНК аминокислотный остаток белка. На рисунке 3 показаны контакты. Судя по схеме nucprot, это водородные связи.
