Для построения модели структур А-, В- и Z-формы ДНК использовалась программа fiber (пакета 3DNA на сервере kodomo). (Программа Putty также требовалась, т к пакет программ 3DNA работает под операционной системой Linux).
Одна из нитей ДНК в них включает в себя 5 раз повторенную последовательность "GATC". Pdb-файлы, созданные данной программой:
| A-форма | B-форма | Z-форма |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
gatc-b.pdb
gatc-z.pdb
Задание 2. Jmol.
Упражнение 1.
Целью этого упражнения было научиться выделять разные атомы и химические группировки, используя предопределенные множества JMol.
Использовалась А-форма, созданная в 1 упр. Нужно было выделить цветом:
- сахарофосфатный остов ДНК (белый)
- Азотистые основания, кроме аденина (синий)
- все нуклеотиды с аденином (зелёный)
- атом N7 во всех гуанинах (жёлтый)
Упражнение 2.
Нужно было получить файлы в формате "pdb" структур т-РНК и ДНК-белкового комплекса с сайта PDB:
тирозил-тРНК 1GTS (РНК + белок)
ДНК-белкового комплекса 1PP8 (ДНК + белок)
Упражнение 3.
Проверяем заданные структуры ДНК и РНК на наличие разрывов.
РНК, видимых разрывов нет. Белым цветом показан АМФ.
Структура ДНК из данного файла. Разрывы обведены в белые овалы.
Как видно на рисунках: в данной РНК разрывов найдено нет. В ДНК же ситуация обратная, разрывов много. Это могло произойти из=за того, что рентгеноструктурный анализ не позволил определить координаты части атомов. (разрывы расположены с периодичностью).
Задание 3. Сравнение структуры разных форм ДНК.
Упражнение 1.
В этом упражнении было необходимо научиться определять большую и малую бороздки в структуре молекулы ДНК. Для этого были взяты структуры А- и В-формы ДНК.
Большая бороздка показана белым, малая - жёлтым.
Большая бороздка глубже, чем малая.
Атомы оснований, составляющие ДНК, могут быть обращены как к большой так и к малой бороздке. На примере тимина изучим расположение атомов относительно бороздок.
Рисунок, полученный с помощью ChemSketch, отражает положение атомов тимина относительно бороздок (красным цветом показаны атомы, обращённые в большую бороздку; синим - в малую).
 |
В сторону большой бороздки обращены N3, C4, O4, C5, C5M. (покрашены в красный цвет) В сторону малой бороздки обращены N1, C2, O2, C6. (покрашены синим цветом) |
В A-форме все атомы тимина находятся в большой бороздке, за исключением N1. (он на границе и направлен в сторону малой бороздки).
В Z-форме тимина не было.
Упражнение 2.
| A-форма | B-форма | Z-форма | |
| Тип спирали (правая или левая) | Правая | Правая | Левая |
| Шаг спирали (Å) | 25.94 (от P1) | 33.75 (от P1) | 26.25 (от P1) |
| Число оснований на виток | 11 | 10 | 13 |
| Ширина большой бороздки (Å) | 18.06 | 20.58 | 22.91 |
| Ширина малой бороздки (Å) | 10.24 | 13.2 | 9.87 |
Упражнение 3.
Можно посмотреть на примере нуклеотида с основанием А, где какие торсионные углы расположены.
| α | β | γ | δ | ε | ζ | χ | |
| A-ДНК (измеренное) | 100.7 | 174.8 | 41.7 | 79.1 | -65.3 | 9.8 | -157.2 |
| А-ДНК (презентация) | 62 | 173 | 52 | 88 | 178 | -50 | -160 |
| B-ДНК (измеренное) | -89.0 | 136.3 | 31.2 | 143.3 | -39.4 | -132.5 | -98.0 |
| B-ДНК (презентация) | 61 | 171 | 54 | 123 | 155 | -90 | -117 |
Задание 4. Определение параметров структур нуклеиновых кислот с помощью программ пакета 3DNA.
Упражнение 1.
Определение параметров структур нуклеиновых кислот с помощью программ пакета 3DNA. Т.к.пакет 3DNA работает только со старым форматом PDB, для перевода файлов в старый формат была использована программа remediator, установленная на kodomo.
| Торсионные углы в А-, В- и Z-формах ДНК, измеренные с помощью программы analyze из пакета 3DNA. | |||||||
| Форма | α | β | γ | δ | ε | ζ | χ |
| А-форма | -51.7 | 174.8 | 41.7 | 79.1 | -147.8 | -75.1 | -157.2 |
| B-форма | -29.9 | 136.3 | 31.1 | 143.3 | -140.8 | -160.5 | -98.0 |
| Z-форма | -139.5 | -136.7 | 50.9 | 137.6 | -96.5 | 81.9 | -154.3 |
Торсионные углы в молекуле тРНК (из файла 1GTS).
|
|
| Торсионные углы в тРНК (из файла 1GTS), измеренные с помощью программы analyze из пакета 3DNA. Указаны средние значения углов для всей структуры и для каждого нуклеотида в отдельности. Также приведены значения углов самых "деформированных" нуклеотидов. | |||||||
| α | β | γ | δ | ε | ζ | χ | |
| среднее по всем нуклеотидам | -28,24 | 57,02 | 59,18 | 87,07 | -125,9 | -79,97 | -133,09 |
| "Деформированный" нуклеотид | |||||||
| 171,8 | -172,1 | 172,4 | 81,2 | -131,2 | -73,7 | -176,5 | |
Торсионные углы в молекуле ДНК (из файла 1PP8).
|
|
| Торсионные углы из ДНК-белкового комплекса, измеренные с помощью программы analyze из пакета 3DNA. Указаны средние значения углов для всей структуры и для каждого нуклеотида в отдельности. Также приведены значения углов самых "деформированных" нуклеотидов. | |||||||
| α | β | γ | δ | ε | ζ | χ | |
| среднее по всем нуклеотидам | -54,9 | 30,45 | 34,70 | 135,53 | -141,44 | -100,24 | -123,78 |
| "Деформированный" нуклеотид | |||||||
| -179,7 | 154,9 | 158,3 | 138,5 | -150,5 | -97,1 | -145,4 | |
Упражнение 2.
Чтобы понять конфигурацию вторичной структуры РНК (наличие шпилек, различных видов петель и т д), нужно посмотреть, между какими основаниями образуются водородные связи. В группы объединены длинные комплементарные участки - стебли (stems). Между этими участками происходит поворот или смена цепи.
Выделение стеблей в тРНК.
Красный - акцепторный стебель,
голубой - антикодоновый стебель,
зелёный - Т-стебель,
серо-зелёный - Д-стебель.
Неканонисескими являются следующие пары:
U55:G18,
U38:U32,
C44:A26,
A13:A45.
Упражнение 3.
Теперь рассмотрим стекинг-взаимодействия.
Стэкинг - это явление взаимодействия ароматических колец между собой, которое повышает общую устойчивость соединения. В нуклеиновых кислотах стэкинг параллельный: ароматические кольца нуклеотидов находятся строго друг под другом.
Находим данные о величине площади "перекрывании" 2-х последовательных пар азотистых основанийв файле 1GTS.out .
В оранжевый прямоугольник взяты нуклеотиды, дающие наибольшую площадь перекрывания. В тёмно-синих прямоугольниках - пары с наименьшей площадью перекрывания
СПАСИБО ЗА ПРОСМОТР
© Мария Медведева