Задание 1. Предсказание вторичной структуры заданной тРНК
Для поиска инвертированных участков в нуклеотидной последовательности тРНК комплекса с PDB ID 1ASY использовалась программа einverted из пакета EMBOSS:
Далее вторичная структура этой тРНК была предсказана по алгоритму Зукера с помощью ViennaRNA. Результаты сравнения предсказаний между собой и с их описанием, полученным ранее с помощью find_pair, были занесены в таблицу.
| Участок структуры | Позиции в структуре (по результатам find_pair) | Результаты предсказания с помощью einverted | Результаты предсказания по алгоритму Зукера |
|---|---|---|---|
| Акцепторный стебель | (1-7 -- 66-72) | (1-7 -- 65-71) | (1–7 -- 67–73) |
| D-стебель | (10-14 -- 21-25) | - | - |
| T-стебель | (49-53 -- 61-65) | - | - |
| Антикодоновый стебель | (38-44 -- 26-32) | - | - |
| Общее число канонических пар нуклеотидов | 24 | 8 | 27 |
Предсказанная с помощью ViennaRNA вторичная структура существенно отличается от определенной экспериментально. Акцепторный стебель воспроизводится частично, D-, антикодоновый и T-стебли не формируются. Вместо них программа предсказывает альтернативные взаимодействия между нуклеотидами. Программа einverted при использованных параметрах также обнаружила только один участок, соответствующий акцепторному стеблю, D-, T- и антикодоновый стебли предсказать не удалось.
Задание 2. Поиск ДНК-белковых контактов в заданной структуре
Для структуры с PDB ID 1LMB с помощью команды define в JMol были заданы множества атомов кислорода 2'-дезоксирибозы, кислорода в остатке фосфорной кислоты, азота в азотистых основаниях (см. script1).
Далее был создан скрипт, вызов которого в JMol дает последовательное изображение всей структуры, только ДНК в проволочной модели, той же модели, но с заданными множествами атомов, выделенных шариками соответствующих цветов (см. script1 и Рис. 1).
Ссылка на первый скрипт
Ссылка на второй скрипт
Результат работы скрипта по визуализации: красные шарики — атомы кислорода 2'-дезоксирибозы, оранжевые — кислорода в остатке фосфорной кислоты, синие — азота в азотистых основаниях.
Также для 1LMB с помощью команд в PyMOL были описаны ДНК-белковые контакты:
| Контакты атомов белка с | Полярные | Неполярные | Всего |
|---|---|---|---|
| остатками 2'-дезоксирибозы | 2 | 18 | 20 |
| остатками фосфорной кислоты | 17 | 60 | 77 |
| остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки | 11 | 15 | 26 |
| остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки | 7 | 14 | 21 |
Выяснилось, что белок образует контакты со всеми четырьмя группами атомов, представленными в таблице. Наибольшее число взаимодействий приходится на фосфорную кислоту (77, из них 60 неполярных), что указывает на преобладание неспецифического электростатического и ван-дер-ваальсова связывания с фосфатным остовом. Контакты с 2'-дезоксирибозой немногочисленны и почти полностью неполярны. Взаимодействия с азотистыми основаниями распределены между бороздками примерно поровну. Соотношение полярных и неполярных контактов (37 : 107) показывает, что связывание в значительной степени гидрофобное, а специфичность обеспечивается относительно небольшим числом полярных взаимодействий в бороздках.
С помощью nucplot была построена карта ДНК-белковых контактов:
Страница 1
Страница 2
Страница 3
Наибольшее число указанных на схеме контактов с ДНК образует Ser45 из цепи 4 (4 контакта). Наибольшее значение для распознавания последовательности ДНК имеют Ser45, Gln44 и Lys4 из 4 цепи, так как они образуют по 2 водородных связи с основаниями (см. Рис. 2 и Рис. 3).
