Комплексы ДНК-белок.


Задание 1. Предсказание вторичной структуры заданной тРНК.

Упражнение 1. Предсказание вторичной структуры тРНК путем поиска инвертированных повторов.

Используется программа einverted из пакета EMBOSS. Найдём возможные комплементарные участки в последовательности исследуемой тРНК и попробуем получить наиболее близкое к реальности "выравнивание".
Вначале поставим минимальный штраф за гепы, получим следующий результат:


SEQUENCE: Score 72: 24/24 (100%) matches, 20 gaps
       1 ggggt------a-tcgccaag---cggtaag-gcaccgg-attc 32      
         |||||      | |||  ||    ||| ||  |  |||| | ||
      69 ccccatgctcctaagc--tt-ggagcc-tt-ac--ggcctt-ag 34    
Теперь попробуем уменьшить значение параметра "Minimum score threshold" и увеличить match_score. Получим:
 

SEQUENCE: Score 216: 24/28 ( 85%) matches, 12 gaps
       1 ggggtatc---g---ccaa--gcggtaaggcaccggattc 32      
         |||||| |   |   | ||   ||| || |  ||||| ||
      69 ccccat-gctcctaagcttggagcc-ttac--ggccttag 34      
Кака видно, нормально посчитан только акцепторный стебель, в других стеблях имеются вставленные гепы или они не совпадают вовсе. Следовательно, использовать эти стебли для предсказания структура тРНК нельзя.


Упражнение 2. Предсказание вторичной структуры тРНК по алгоритму Зукера.


Я воспользовалась online-сервисом программы mfold по сворачиванию РНК.


Структура РНК:
акцепторный стебель
D-стебель (дигидроуридиновый стебель)
антикодоновый стебель
Т-стебель (псевдоурациловый стебель)



Теперь составим таблицу, сравнивающую методы (их эффективность), которые мы использовали для предсказания структуры РНК.

Участок структуры Позиции в структуре (по результатам find_pair) Результаты предсказания с помощью einverted Результаты предсказания по алгоритму Зукера
Акцепторный стебель 2-7:66-71 (6 пар) 1-6:64-69 (6 пар) 1-6:64-69 (6 пар)
D-стебель 10-12:23-25 10-13:53-56 9-11:21-23
T-стебель 49-52:62-65 - 49-53:59-63
Антикодоновый стебель 26-30:40-44 (5 пар) - 25-29:39-43
Общее число канонических пар нуклеотидов 19 9 19

Задание 2. ДНК-белковые контакты.


Упражнение 2. Описание ДНК-белковых контактов в заданной структуре и сравнение количества контактов разной природы.


Будем считать полярными атомы кислорода и азота, а неполярными – атомы углерода, фосфора и серы. Назовем полярным контактом ситуацию, в которой расстояние между полярным атомом белка и полярным атомом ДНК меньше 3.5Å. Аналогично, неполярным контактом будем считать пару неполярных атомов на расстоянии меньше 4.5Å.
Требуемые атомы ДНК были получены в JMol с помошью команды define.
Затем, пользуясь командой select within (расстояние, множество) были получены атомы, контактирующие с данными атомами ДНК.

Вот, что в результате получилось:

Контакты атомов белка с Полярные Неполярные Всего
Остатками 2'-дезоксирибозы 10 5 15
Остатками фосфорной кислоты 57 15 72
Остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки 8 3 11
Остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки 5 10 15


Упражнение 3. Получить популярную схему ДНК-белковых контактов с помощью программы nucplot.


Скачать исходный PDB файл
Скачать сделанный мной PDB файл
Скачать файл в старом PDB формате, с которой работала программа nucplot
Скачать PS файл, сгенерированный программой nucplot

Схема ДНК-белковых контактов на рисунке:


По рисунку видно, что аспарагин 81, аргенин 33, лизин 79 и лизин 25 контактируют с белком по два раза. Однако, остаток аспарагин 81 важнее, так как он взаимодействует с двуия отнованиями, когда лизин25 реагирует с одним и сахарофосфатным остовом, а остальные реагируют только с сахарофосфатным остовом.

Упражнение 4.


На полученной нужно схеме выбрать:

4.1) аминокислотный остаток с наибольшим числом указанных на схеме контактов с ДНК
аспарагин 81

4.2) аминокислотный остаток, по-вашему мнению, наиболее важный для распознавания последовательности ДНК.
аспарагин 81

Чтобы рассмотреть ближе взаимодействие аминокислоты и ДНК вводились следующая порграмма в JMol:
restrict [dc]33:Y or [dt]7:R or [asn]81:M

В результате было получено изображение, на котором показано, как выглядит взаимодействие атомов аспарагина и оснований ДНК.
Это взаимодействие - полярное (между азотом и кислородом), по сути это водородные связи.


Жёлтым показаны атомы аспарагина, зелёным - цитозина, а белым - тимина.

СПАСИБО ЗА ПРОСМОТР


© Мария Медведева