Комплексы ДНК-белок


В этом разделе изучается ДНК-белковый комплекс структуры 1BDT. 

Define

Программа Jmol позволяет работать с наборами атомов, и , в частности, позволяет фиксировать набор атомов командой define. Ниже приведен пример использования этой команды в скрипте, показывающем с структуре 1BDT полседовательно:
 
    
  
  1. Всю структуру в проволочной модели
    2. 
  
  2. Только ДНК в проволочной модели
    3. 
  
  3. Множество атомов кислорода 2'-дезоксирибозы
    4. 
  
  4. Множество атомов кислорода в остатке фосфорной кислоты
    5. 
  
  5. Множество атомов азота в азотистых основаниях
    6. 
 


Контакты ДНК с белком в структуре 1BDT

Исследуем контакты ДНК с белком в структуре 1BDT, используя команд define и select within. Классифицируем контакты на полярные и неполярные. Полярными будем счиат атомы кислорода и азота, а расстояние между ними в полярном контакте не более 3,5 ангстрем.
Неполярными будем считать атомы углерода, фосфора и серы, расстояние неполярного контакта - не более 4,5 ангстрем. 


 

  

   Контакты атомов белка с
   Полярные
   Неполярные
   Всего
  

  

   остатками 2'-дезоксирибозы
   2
   29
   31
  

  

   остатками фосфорной кислоты
   35
   41
   76
  

  

   остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки
   16
   53
   69
  

  

   остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки
   0
   11
   11
  

 


Скрипт 




 

  
  
  
  
 

 

  Полярные. Зеленые - с дезоксирибозой, розовые - с фосфатами.
  Полярные. Желтые - атомами оснований большой бороздки.
  Неполярные. Фиолетовые - с дезоксирибозой, зеленые - с фосфатами.
  Неполярные. Голыбые  - с атомами оснований большой бороздки, коричневые - малой бороздки.
 



Рис. 1. Стилем cpk выделены атомы белка, контактирующие с ДНК. 

Популярная схема ДНК-белковых контактов

С помошью команды nucplot в putty можно получить популярную схему контактов ДНК с белком в виде файла ps. 

nucplot 1BDT_old.pdb

 

  

   
   
   
  

 

Рис. 2. Популярная схема ДНК-белковых контактов в структуре 1BDT.


Наибольшее число контакотов с ДНК имеет четвертый метионин (его боковой радикал расположен параллелно цепи ДНК).

Наиболее важным, по моему мнению, для распознавания последовательности ДНК является девятый глутамин цепи С, потому что он образует водородные связи сразу с двумя азотистыми основаниями (а не остовом) ДНК (тимином 17 и аденином 18). 





Рис. 3. Слева четвертый метионин и его контакты с ДНК, справа -
 контакты девятого глутамина с ДНК.

 
Предсказание вторичной структуры заданной тРНК

Предскажем вторичную структуры тРНК 1U0B тремя способами:
 
    
  
  1. С помощью программы find_pair пакета 3DNA
    2. 
  
  2. С помощью программы einverted пакета EMBOSS
    3. 
  
  3. С помщью алгоритма Зукера
    4. 
 

Программа find_pair использовалась в предыдущем разделе, там же приведена ее выдача. Программа einverted и алгоритм Зукера работают с последовательностям в формате fasta.
Алгоритм Зукера должен бы запускаться через putty с помощью команды mfold, но она не работает, поэтому пришлось воспользоваться интернет-ресурсом Mobyle @Pasteur.
Программа einverted требует задать некоторые параметры, такие как штраф за гэп, очки за совпадения и несовпадение и т. п. Программа имеет следующую выдачу:

SEQUENCE: Score 48: 21/32 ( 65%) matches, 3 gaps
       1 ggcgcgttaacaaagcggttatg--tag-cggatt 32      
||||||||    |  ||     |  ||| ||||||
    70 ccgcgcaaggcctcagcttggcctgatctgcctaa 36    


В алгоритме Зукера можно менять множество разных параметров входа, но здесь имело смысл менять только параметр "P", который отражает отклонение энергии структуры от оптимального. После попыток применить разные значения параметра я сделал вывод, что стоит оставить P=0 и получил изображение вторичной структуры, приведенное ниже.


Рис. 4. Структура тРНК, полученная алгоритмом Зукера.


По результатам применения всех трех методов можно составить следующую таблицу.

 

  

   Участок структуры
   Позиции в структуре (по результатам find_pair)
   Результаты предсказания с помощью einverted
   Результаты предсказания по алгоритму Зукера
  

  

   Акцепторный стебель
   5'-1-7-3'
5'-66-72-3'
 Всего 7 пар		
   Предсказано 7 пар из 7 реальных
   Предсказано 7 пар из 7 реальных
  

  

   D-стебель
   5'-10-12-3'
5'-23-25-3'
Всего 3 пары		
   Предскзано 0 пар из 3 реальных
   Предскзано 4 пар из 3 реальных**
  

  

   T-стебель
   5'-49-53-3'
5'-61-65-3'
Всего 5 пар		
   Предсказано 0 пар из 5 реальных
   Предсказано 5 пар из 5 реальных
  

  

   Антикодоновый стебель
   5'-38-44-3'
5'-26-32-3'
Всего 7 пар		
   Предсказано 6 пар из 7 реальных
   Предсказано 9 пар из 7 реальных*
  

  

   Общее число канонических пар нуклеотидов
   20
   13
   22
  

 


*Причина, по которой алгоритм Зукера выдал больше пар в антикодоновом стебле чем нужно достаточно ясна. Дело в том, что в нем присутствуют 2 неканонмические пары (G-U и A-C), а алгоритм Зукера, такие пары, видимо, предсказывать не может.
Поэтому получилось, что урацил не имеет пары , а цитозин, который образует неканоническую пару с аденином помещен в каноническую пару с гуанином реально неканонически парным урацилу. Это сместило участки цепи относительно друг друга и получилсись новые пары. 

**Почему так непохожы пресказания для D-стебля остается неясным.

Стоит заметить, кстати, что суммарное количество пар с учетом неканонических в выдачи find_pair и алгоритма Зукера одинаково (22).


Из таблицы видно, что алгоритм Зукера вцелом эффективнее чем программа einverted.


  

   

    Главная страница
    Первый семестр
    Второй семестр
    Третий семестр
    Обо мне
    Ссылки
   

  

 

 

 © Марк Меерсон, 2013 

 Последнее обновление: 09.10.2013