Отчет

Задание 1

C использованием инструментов пакета 3DNA построена A-, B- и Z-форма дуплекса ДНК, последовательность одной из нитей которого представляет собой 5 раз повторенную последовательность GATC. Структуры дуплексов сохранены соответственно в файлах gatc-a.pdb, gatc-b.pdb и gatc-z.pdb с помощью следующих команд:

fiber -a gatc-a.pdb

fiber -b gatc-b.pdb

fiber -z gatc-z.pdb

Задание 2

Упражнение 1

С помощью программы Jmol выделим в А-структуре следующие атомы и химические группировки:

сахарофосфатный остов ДНК;

все нуклеотиды;

все аденины;

атом N7 во всех гуанинах;

атом N7 в первом по последовательности гуанине.

Рис. 1 Cахарофосфатный остов ДНК

Рис. 2 Все нуклеотиды

Рис. 3 Все аденины

Рис. 4 Атом N7 во всех гуанинах

Рис. 5 Атом N7 в первом по последовательности гуанине

Упражнение 2

Получены файлы PDB: 1H4S - тРНК и 1MHD- ДНК.

Упражнение 3

Проверены заданные структуры ДНК и РНК на наличие разрывов.

Для этого структуры 1H4S и 1MHD были внимательно рассмотрены с помощью Jmol.Разрывов не было найдено.

Координаты атомов только ДНК и РНК были сохранены с помощью команды write RNA.pdb в консоли Jmol.

Рис. 6 Изображение ДНК

Рис. 7 Изображение РНК

Задание 3

Упражнение 1

Для А, В и Z форм ДНК были найдены большие и малые бородки

Рис. 8 Большая и малая бороздка А-ДНК

Рис. 9 Большая и малая бороздка В-ДНК

Рис. 10 Большая и малая бороздка Z-ДНК

Далее был выбран цитозин и для него было определено, какие атомы основания явно обращены в сторону большой бороздки, а какие —в сторону малой.

Синим отмечены атомы, смотрящие в сторону малой бооздки, красным - атомы, смотрящие в сторону большой бороздки.

Рис. 11 Цитозин в A-ДНК

Рис. 12 Цитозин в В-ДНК

Рис. 13 Цитозин в Z-ДНК

Проект Chemsketch

Таблица 1 - ориентация атомов цитозина в ДНК

Упражнение 2

Сравнены основные спиральные параметры разных форм ДНК.

Таблица 2 - основные спиральные параметры разных форм ДНК

Рис. 14 Проведение измерений ширины бороздок

Упражнение 3

Торсионные углы были померяны в соответствие с этой схемой:

Рис. 15 Проведение измерений торсионных углов

Результаты:

Таблица 3 - торсионные углы

Как видно из таблицы, померянные значеня торсионных углов сильно отличаются от теоретических значеный. Это может быть обьяснено тем, что в презентации даны усредненные значения измерений большого количества нуклеотидов.

Задание 4

Упражнение 1

Для каждого из файлов gatc-a.pdb, gatc-b.pdb и gatc-z.pdb были выполнены следующие команды:

remediator --pdb --old XXXX.pdb > XXXX_old.pdb

find_pair -t XXXX_old.pdb

find_pair -t XXXX_old.pdb stdout | analyze

В результате для каждой структуры создан ряд файлов с описанием разных её параметров(gatc-a.out, gatc-b.out и gatc-z.out). В файлах gatc-a.out, gatc-b.out и gatc-z.out можно найти значения торсионных углов.

Для файла 1MDH.pdb были проделаны команды:

remediator --pdb --old 1MDH.pdb > 1MDH_old.pdb find_pair -t 1MDH_old.pdb stdout | analyze

В файле 1MDH_old.out можно найти информацию о торсионных углах.

Таблица торсионных углов была обработана и представлена в формате csv.

Таблица 1 Таблица 2

При сравнении значений соответствующих торсионных углов в структурах A-, B- и Z-форм ДНК было установлено, что в наибольшей степени различаются значения следующих углов: у A- и B-форм - δ и χ; у A- и Z-форм - α; у A- и Z-форм - α, ξ и χ.

Для файла 1H4S.pdb были проделаны команды:

remediator --pdb --old 1H4S.pdb > 1H4S_old.pdb

find_pair -t 1H4S_old.pdb stdout | analyze

В файле 1H4S_old.out содержится информация о торсионных углах.

Таблица торсионных углов была обработана и представлена в формате csv.

Strand 1 1H4S								
Base		alpha	beta	gamma	delta	epsilon	zeta	chi
1	G	---	146.00	56.00	87.30	-171.70	-60.30	-153.60
2	G	141.60	-174.70	-178.40	80.60	-135.90	-65.90	-172.60
3	A	-54.10	163.80	53.20	75.60	-166.30	-97.00	-168.10
4	G	156.50	-150.00	-172.90	128.70	---	---	-159.40
5	G	---	146.70	51.60	84.10	-134.30	-73.10	177.10
6	C	-65.60	165.80	53.80	81.90	-154.70	-73.90	-171.90
7	U	-66.30	177.60	55.70	83.30	-157.00	-13.00	-153.80
8	G	-137.70	79.10	173.70	88.70	-128.90	-83.00	175.60
9	G	140.90	-141.80	176.10	81.00	-129.10	-79.40	174.00
10	u	-62.10	176.50	45.70	78.80	-128.10	-73.10	-162.60
11	P	-52.90	163.70	50.70	78.60	---	---	-149.00
12	A	---	-103.90	179.00	88.80	-147.20	-70.90	-170.60
13	C	-67.20	178.10	47.80	80.00	-160.60	-75.00	-152.90
14	G	-66.80	174.40	51.10	82.10	-154.40	-76.40	-156.90
15	A	-63.60	166.50	50.40	81.70	-152.60	-72.50	-159.00
16	G	-51.30	165.90	52.40	79.10	-162.90	-57.60	-167.90
17	G	160.40	-172.10	179.80	83.80	-142.20	-79.00	179.10
18	G	-63.60	170.80	46.70	78.50	---	---	-163.00
19	G	---	-128.90	71.00	91.60	-153.10	-68.40	-171.90
20	C	-70.20	-179.40	46.60	82.00	-155.00	-69.30	-160.60
21	G	-59.00	178.10	43.90	78.60	-159.50	-73.40	-154.60
22	C	148.90	-155.60	-174.50	85.00	-141.50	-77.50	-174.10
23	A	-71.40	167.80	64.30	75.70	-152.60	-61.50	-174.00
24	G	-59.70	177.20	54.10	87.70	---	---	-150.90
25	G	---	-158.50	46.50	126.70	---	---	-71.50
average		-13.16	54.16	44.43	84.17	-148.21	-70.52	-103.83


Strand 2 1H4S								
1	C	-63.80	170.50	54.80	81.40	---	---	-154.80
2	C	-68.20	179.30	46.30	80.10	-151.70	-73.50	-156.10
3	U	-64.60	-170.00	50.00	84.80	-166.20	-73.70	-158.30
4	C	-62.10	177.20	51.60	80.30	-157.60	-61.10	-171.40
5	U	-74.00	171.30	59.20	82.30	-152.70	-79.90	-168.30
6	G	-62.50	160.50	63.50	79.20	-156.20	-76.50	-168.60
7	A	-64.50	177.50	52.10	80.40	-146.10	-72.50	-163.50
8	C	-65.50	-178.80	49.90	83.30	-151.40	-72.90	-164.40
9	C	"---
"	-136.80	51.90	81.70	-156.20	-73.60	-166.80
10	G	---	-146.40	56.50	139.20	---	---	-66.70
11	G	---	146.10	145.40	132.30	---	---	-135.10
12	U	-71.70	171.90	61.30	79.50	---	---	-157.20
13	G	-72.70	164.20	63.80	80.70	-159.60	-67.80	-161.10
14	C	-70.50	177.30	51.70	80.20	-153.30	-71.70	-152.70
15	U	-64.30	-174.80	48.90	80.80	-152.40	-69.80	-170.10
16	C	-70.50	-168.80	47.70	82.90	-154.10	-68.80	-166.40
17	C	-61.40	176.60	46.20	81.70	-154.10	-73.20	-161.00
18	A	-59.90	173.80	49.70	84.80	-142.60	-68.90	-162.90
19	C	-67.10	171.60	52.10	80.90	-145.30	-66.90	-162.20
20	G	-70.50	177.80	51.60	82.50	-142.30	-72.10	-166.60
21	C	-75.40	178.30	53.80	79.20	-158.50	-76.30	-160.10
22	G	---	159.30	57.30	82.10	-160.80	-75.60	-164.80
23	U	---	-144.80	65.80	83.90	---	---	-167.80
24	C	---	134.30	51.00	129.40	---	---	-138.50
25	C	---	-167.80	59.70	85.30	---	---	-162.60
average		-67.38	68.55	57.71	88.36	-153.39	-71.93	-156.98

Таблица 3 Таблица 4 Структура РНК больше всего похожа на A-форму ДНК, если рассматривать значения торсионных углов.

Упражнение 2

Рассмотрим каноническую структуру trna.

Рис 16 Каноническая структура t rna

Номера нуклеотидов, образующих стебли во вторичной структуре тРНК показаны зеленым

На рис. 17 сверху вниз в зеленых рамках идут - акцепторный стебель, T стебель, антикодоновый стебель, D стебель.

В тРНК образуется много неканонических пар оснований.

Неканонические пары оснований в структуре тРНК показаны розовым

Дополнительная водородная связь в тРНК, стабилизирующая ее третичную структуру - псевдоузел - показана желтым

Рис. 17 Структура РНК

Упражнение 3

Далее были рассмотрены возможные стекинг-взаимодействия.

Для этого в файле RNA.out были найдены данные о площади перекрывания 2х пар азотистых оснований.

В рамочках выделены минимальная и максимальная площади перекрывания.

Некоторые пары вообще не перекрываются из-за того, что они принадлежат различным областям t rna.

Рис. 18 Перекрывание пар азотистых оснований

Отмеченные пары были выбраны для дальнейшего анализа.

Для данных пар из step 10 и step 24 были выполнены следующие команды:

ex_str -10 stacking.pdb step10.pdb

stack2img -cdolt step10.pdb step10.ps

convert -scale 30% step10.ps step10.png

Далее представлены изображения, полученные с помощью stack2img и Jmol.

Рис. 19 Максимальное перекрывание

Рис. 20 Минимальное перекрывание