A- и В-формы ДНК. Структура РНК
Отредактировано 22/09/13
A- и В-формы ДНК. Структура РНК Для работы был использованы инструменты пакета 3DNA, который является одним из самых популярных пакетов программ для анализа и простейшего моделирования структур нуклеиновых кислот. Используя программу fiber этого пакета были созданы файлы с А-, В- и Z-формой ДНК (gatc-a.pdb, gatc-b.pdb, gatc-z.pdb, соответственно). Для визуализации структуры ДНК можно использовать программу JMol. JMol позволяет выделить отдельные атомы, группировки. Используем для работы файл gatc-a.pdb, следовательно, на Рис. 7, Рис. 8, Рис. 9 представлена А-форма ДНК. На Рис.7 разными цветами отмечены составляющие элементы ДНК (нуклеотиды):
На Рис.8 белым цветом выделен сахорофосфатный остов ДНК. Желтым цветом выделены азотистые основания. Кроме того, светло-голубым цветом выделены и подписаны атомы азота в седьмых положениях в ароматических кольцах аденинов. На Рис.9 белым цветом выделены аденины. Перейдем к работе с PDB- файлами, которые были получены на сайте PDB. С помощью программы JMol было выяснено, что структуры не содержат разрывов. С помощью программы JMol было выяснено, что структуры не содержат разрывов. На основе используемых файлов были сохранены координаты атомов только ДНК и РНК (DNA.pdb и RNA.pdb, соответственно).
В А-форме положение атомов противоположно положениям в В-форме. В Z-форме расположение атомов аналогично положениям в В-форме. С помощью инструментов JMol были получены параметры исследуемых трех форм ДНК (Таблица 1) Таблица 1
Теперь определим торсионные углы в А- и В-формах ДНК. Торсионный угол – это угол вращения группы атомов относительно связи. Это набор геометрических параметров, который отражает конформацию полинуклеотидной цепи. Таблица 2
Параметры нуклеиновых кислот можно определить и с помощью инструментов пакета 3DNA. Но так как этот пакет работает только со старым форматом PDB, то для начала создаем файлы RNA_old.pdb и DNA_old.pdb с помощью программы remediator Далее используем программу find_pair, определяет спаренные основания и положения спиралей в структуре. Полученные данные перенаправляем на вход программе analyze. В результате были созданы ряд файлов с описанием разных параметров структуры. В файле DNA_old.outs есть информация о торсионных углах. В таблице 3 представлена эта информация, а также средние значения каждого из торсионных углов. Для РНК можно определить больше параметров, так как в этой структуре можно встретить, например, стебли. Такие стебли можно найти с помощью программы find_pair, которая при работе с RNA_old.pdb дает на выходе файлы с отдельными спиральными структурами: →RNA_old.inp_0001: 1 цепь: 1-7, 41-44 2 цепь (комплиментарная 1ой): 66-72. →RNA_old.inp_0002: 1 цепь: 10-12, 7, 17-20 2 цепь (комплиментарная 1ой): 40, 25-20, 11-8. →RNA_old.inp_0003: 1 цепь: 47-52 2 цепь (комплиментарная 1ой): 67-62. →RNA_old.inp_0004: 1 цепь: 24-33 2 цепь (комплиментарная 1ой): 35-46. Стебли:
Неканонические пары: U-G, C-C. Есть 2 водородные связи, которые дополнительно стабилизируют третичную структуру тРНК. В РНК возможно наличие стэкинг-взаимодействий - гидрофобных связей, которые возникают при таком расположении ароматических молекул, которое напоминает расположение монет в стопке и поддерживается ароматическими взаимодействиями (см. Викиверситет). Такие связи стабилизируют структуру. Получить информацию о таких взаимодействиях можно с помощью программы find_pair, в результате работы которой будет получен файл staking.pdb с преобразованными координатами всех динуклеотидных пар, используемых для получения общепринятого изображения стэкинг-взаимодействий. В файле RNA_old.out содержится информация о перекрывании пар оснований. Для удобства эту информацию выносим отдельно в таблице 4. в этой таблице синим цветом выделены максимальные значения, бирюзовым – минимальные значения, а зеленым – среднее значение. Стэкинг-взаимодействия будут тем сильнее, чем выше значение перекрывания. Рассмотрим 12ую пару (максимальное значение: 6,98). Пространственную структуру определяем из файла staking.pdb. Для удобства дальнейшей работы рассматриваемый блок выносим в новый файл stak_max.pdb (Рис. 11). Таким же образом проанализируем 17ую пару (минимальное значение: 0,00). Рассматриваемый блок выносим в файл stak_min.pdb (Рис. 12). Получить изображения стэкинг-взаимодействий можно и с помощью команд пакета 3DNA (Рис.13 и Рис.14). |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
© Малеева Александра
|