Структура тРНК

Скачала из банка pdb файл 1gax.pdb. Информация из файла:

PDB-код	1gax.pdb
вид тРНК, описаный в записи PDB	Валиловая тРНК
Организма	THERMUS THERMOPHILUS
Идентификаторы цепей тРНК	C, D
Макромолекулы в структуре	2 молекулы валил-тРНК синтетазы, цепь А, В.

В структуре имеется 8 молекул тРНК, для дальнейшей работы я выбрала цепь D.

Последовательность тРНК: GGGCGGCUAGCUCAGCGGAAGAGCGCUCGCCUCACACGCGAGAGGUCGUAGGUUCAAGUCCUACGCCGCCCACCA.
Номера начального и конечного нуклеотидов: 901-975. Пропусков в нумерации и вставок нет.

Проанализировала структуру программой find_pair.
Описание спирали 1 (26 нуклеотидов, цвет-синий)

          Strand I                    Strand II          Helix
   1   (0.004) D:.901_:[..G]G-----C[..C]:.971_:D (0.004)     |
   2   (0.004) D:.902_:[..G]G-*---C[..C]:.970_:D (0.006)     |
   3   (0.009) D:.903_:[..G]G-----C[..C]:.969_:D (0.010)     |
   4   (0.006) D:.904_:[..C]C-----G[..G]:.968_:D (0.007)     |
   5   (0.007) D:.905_:[..G]G-----C[..C]:.967_:D (0.008)     |
   6   (0.006) D:.906_:[..G]G-----C[..C]:.966_:D (0.004)     |
   7   (0.004) D:.907_:[..C]Cx----G[..G]:.965_:D (0.007)     |
   8   (0.007) D:.948_:[..G]G-----C[..C]:.964_:D (0.007)     |
   9   (0.005) D:.949_:[..U]U-----A[..A]:.963_:D (0.004)     |
  10   (0.005) D:.950_:[..A]A-----U[..U]:.962_:D (0.006)     |
  11   (0.007) D:.951_:[..G]G-----C[..C]:.961_:D (0.003)     |
  12   (0.004) D:.952_:[..G]G----xC[..C]:.960_:D (0.004)     |
  13   (0.003) D:.953_:[..U]U-**-xA[..A]:.957_:D (0.006)     |

Описание спирали 2 (24 нуклеотида, цвет-зеленый)

          Strand I                    Strand II          Helix
  14   (0.004) D:.954_:[..U]Ux**+xG[..G]:.917_:D (0.007)     x
  15   (0.005) D:.938_:[..G]G-----C[..C]:.930_:D (0.005)     |
  16   (0.003) D:.939_:[..C]C-----G[..G]:.929_:D (0.014)     |
  17   (0.008) D:.940_:[..G]G-----C[..C]:.928_:D (0.005)     |
  18   (0.004) D:.941_:[..A]A-----U[..U]:.927_:D (0.006)     |
  19   (0.004) D:.942_:[..G]G-----C[..C]:.926_:D (0.005)     |
  20   (0.004) D:.943_:[..A]Ax*---G[..G]:.925_:D (0.008)     |
  21   (0.012) D:.910_:[..G]G-----C[..C]:.924_:D (0.007)     |
  22   (0.012) D:.911_:[..C]C-----G[..G]:.923_:D (0.007)     |
  23   (0.008) D:.912_:[..U]U-----A[..A]:.922_:D (0.010)     |
  24   (0.005) D:.913_:[..C]C----xG[..G]:.921_:D (0.006)     |
  25   (0.005) D:.914_:[..A]A-**-xU[..U]:.908_:D (0.005)     |
  26   (0.011) D:.915_:[..G]Gx**+xC[..C]:.947_:D (0.014)     x

Описание (форальной) спирали 3 (2 нуклеотида, цвет-красный)

          Strand I                    Strand II          Helix
  27   (0.013) D:.918_:[..G]G-----C[..C]:.955_:D (0.003)     +

Последовательность тРНК, разным цветом указана принадлежноть к спиралям.
GGGCGGCUAGCUCAGCGGAAGAGCGCUCGCCUCACACGCGAGAGGUCGUAGGUUCAAGUCCUACGCCGCCCACCA
Структура

Картинка, на которой изображена D цепь тРНК в остовной модели, найденные спирали покрашены в цвета, при атомах фосфора 5'-концевого и 3'-концевого нуклеотидов подписаны номера остатков.

background white
restrict rna and not hetero
wireframe off
backbone
define helix1 901-907:D, 948-953:D, 957:D, 960-971:D
define helix2 908:D, 910-915:D, 917:D, 921-930:D, 938-943:D, 947:D, 954:D
define helix3 918:D, 955:D
define nothelix 909:D, 916:D, 919-920:D, 931-937:D, 944-946:D, 956:D, 958-959:D, 972-975:D
select helix1 
color blue
select helix2
color green
select helix3 
color red
select nothelix 
color cyan
select a975.p
label 75
select g902
select g901.p
label 1

На какую форму ДНК похожи спирали РНК.

Спирали тРНК схожи с А-формой ДНК. Об этом говорят следующие признаки: спирали правые, количество оснований на виток - 11, азотистые основания наклонены к оси спирали под углом,плоскости комплементарных пар не перпендикулярны оси спирали, на рисунке видим полость внутри. При изучении файла 1gax.out в строке "Classification of each dinucleotide step in a right-handed nucleic acid structure: A-like; B-like; TA-like; intermediate of A and B, or other cases": обе спирали имеют А-форму.

Внеспиральные стекинг-взаимодействия между основаниями:
Внеспиральных стекинг взаимодействий Обнаружено 3, между основаниями: меджду 944, 909, 945, 920- это стопка из 4 нуклеотидов; между 918 и 956; между 935 и 934.

background white
restrict rna and not backbone
define helix1 901-907:D, 948-953:D, 957:D, 960-971:D
define helix2 908:D, 910-915:D, 917:D, 921-930:D, 938-943:D, 947:D, 954:D
select helix1
color blue
select helix2
color green  
select (oxygen,nitrogen) and rna and not backbone and not helix1 and not helix2
spacefill 200
select rna and not (backbone,oxygen,nitrogen)
wireframe 60

В качестве порогового значения расстояния между атомами для водородных связей принято 3,5 ангстрема.

Пример водородных связей между основаниями, не сводящийся к Уотсон-Криковскому спариванию комплементарных оснований:

 N1   G  902 и O2   C  970                                        
 N3   U  908 и N7   A  914                                        
 O2   U  908 и N6   A  914                                        
 N7   A  909 и N6   A  922                                        
 N6   A  909 и N7   A  922                                        
 O6   G  910 и N2   G  944                                        
 N3   U  912 и N1   A  922                                        
 N2   G  915 и N3   C  947                                        
 N1   G  915 и O2   C  947                                        
 N1   G  917 и O2   U  954                                        
 N2   G  918 и N3   C  955                                        
 N7   G  921 и N1   G  945                                        
 O6   G  921 и N2   G  945                                        
 N1   G  925 и N1   A  943                                        
 O6   G  925 и N6   A  943                                        
 N1   G  952 и N3   C  960                                        
 N3   U  953 и N7   A  957                                        
 O2   U  953 и N6   A  957

Далее: (пример для одной картинки)
background white
select 925:D, 943:D
restrict selected
wireframe 30
select atomno=543
cpk 100
select atomno=542
cpk 100
select atomno=924
cpk 100
select atomno=923
cpk 100
zoom 300
bond 543 924
bond 542 923
select atomno=920
label A  943
color label black 
select atomno=546
label G  925
color label black

При помощи программы einverted из пакета EMBOSS, которая позволяет найти инвертированные последовательности в НК, нашла возможные двуспиральные участки в последовательности исследуемой РНК.

my: Score 59: 25/25 (100%) matches, 19 gaps
       1 gggcggctagctcagcggaa---g-agcgct-cg-cctcaca-c 37      
         |||||||  | | |  || |   | | | || || |||  |  |
      71 cccgccg--c-a-t--cc-tgaactt-g-gatgctgga--g-ag 40      

my: Score 25: 10/10 (100%) matches, 1 gaps
       1 gggcggc-tag 10      
         ||||||| |||
      71 cccgccgcatc 61

Программа выдает лишь два варианта. Оба варианта не очень удачные. Можно сказать, гипотетический двуспиральный участок не перекрывется ни с одной спиралью.

Проанализировала последовательность тРНК программой mfold.

Программа mfold была запущена командой mfold SEQ=tRNA.fasta P=7 Лучшее предсказание (разумная вторичная структура, форма "клеверного листа") оказалось 7-ым. Антикодон CAC находится на петле.