А- и В- формы ДНК

---

1. Работа с программой fiber

С помощью программы fiber пакета 3DNA построил A- и B-форму дуплекса ДНК, последовательность

одной из нитей которого - 4 раза повторенная последовательность "gatc". Структуру дуплекса в А-форме

сохранил в файле gatc-a.pdb, а структуру дуплекса в В-форме - в файле gatc-b.pdb.

Команды:
fiber -a gatc-a.pdb
fiber -b gatc-b.pdb

По результатам исследования данных файлов при помощи программы RASMOL создана следующая

таблица.

	A-форма	B-форма	Файл
Тип спирали (правая или левая)	правая	правая	правая
Шаг спирали (А)	28.028	33.748	30.482
Число пар оснований на виток	12	11	11
Ширина большой бороздки	9.627 (G21B.P-G5A.P)	20.580 (T23B.P-G5A.P)	12.928 (С5В.Р-С13А.Р)
Ширина малой бороздки	18.493 (G21B.P-C16A.P)	13.199 (T15A.P-T23B.P)	17.608 (G23A.P-C5B.P)

По результатам работы можно сделать вывод, что спираль ДНК всегда является правой. Большая бороздка

всегда глубже, чем малая, но не всегда шире. Судя по полученным результатам, ширина большой бороздки

в А-форме ДНК меньше, чем ширина малой бороздки. В В-форме наоборот.
Формы ДНК можно различить чисто визуально. Если поставить структуру в RASMOL "торцом", то в

А-форме будет видно "отверстие" в центре спирали, а в В-форме этого "отверстия" не видно.
Судя по числу оснований на виток, по относительной ширине большой и малой бороздок,

а также по отсутствию "отверстия", можно сделать вывод, что в файле dna19.pdb содержится структура В-формы ДНК.

2. Анализ структур с помощью программ find_pair и analyze

Провел анализ всех трёх структур ДНК, используя программы find_pair и analyze. Использованные команды:

find_pair -t gatc-а.pdb stdout | analyze

Аналогично для структур gatc-b и dna19.pdb.

С помощью программ получил следующую информацию:

Примечание:

1. Список параметров, данных ниже, отвечает 5' - 3' направлению цепочки ДНК для цепи I и 3' - 5' для цепи II.
2. Углы измерены в градусах от [-180, +180].

Данные для gatc_a.pdb из файла gatc_a.out, найденные командой

find_pair -t gatc_a.pdb stdout | analyze
Значения углов, не совпадающие с остальными для одного и того 
же торсионного угла, выделены.
Main chain and chi torsion angles: 
 
Note: alpha: O3'(i-1)-P-O5'-C5'
 beta: P-O5'-C5'-C4'
 gamma: O5'-C5'-C4'-C3'
 delta: C5'-C4'-C3'-O3'
 epsilon: C4'-C3'-O3'-P(i+1)
 zeta: C3'-O3'-P(i+1)-O5'(i+1)
 
 chi for pyrimidines(Y): O4'-C1'-N1-C2
 chi for purines(R): O4'-C1'-N9-C4
 
Strand I
 base alpha beta gamma delta epsilon zeta chi
 1 G --- 174.8 41.7 79.0 -147.8 -75.1 -157.2
 2 A -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
 3 T -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
 4 C -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
 5 G -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
 6 A -51.7 174.8 41.7 79.0 -147.8 -75.1 -157.2
 7 T -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
 8 C -51.7 174.8 41.7 79.0 -147.8 -75.0 -157.2
 9 G -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
 10 A -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
 11 T -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
 12 C -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.7 -75.1 -157.2
 13 G -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
 14 A -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
 15 T -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
 16 C -51.7 174.8 41.7 79.1 --- --- -157.2
 
Strand II
 base alpha beta gamma delta epsilon zeta chi
 1 C -51.7 174.8 41.7 79.0 --- --- -157.2
 2 T -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
 3 A -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
 4 G -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
 5 C -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
 6 T -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
 7 A -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
 8 G -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
 9 C -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
 10 T -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
 11 A -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
 12 G -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
 13 C -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
 14 T -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
 15 A -51.7 174.8 41.7 79.0 -147.8 -75.1 -157.2
 16 G --- 174.8 41.7 79.1 -147.7 -75.1 -157.2
 

Данные для gatc_b.pdb.pdb из файла gatc_b.out, найденные командой

find_pair -t gatc_b.pdb.pdb stdout | analyze
 
Значения углов, не совпадающие с остальными для одного и того же торсионного угла, выделены.
Main chain and chi torsion angles: 
 
Note: alpha: O3'(i-1)-P-O5'-C5'
 beta: P-O5'-C5'-C4'
 gamma: O5'-C5'-C4'-C3'
 delta: C5'-C4'-C3'-O3'
 epsilon: C4'-C3'-O3'-P(i+1)
 zeta: C3'-O3'-P(i+1)-O5'(i+1)
 
 chi for pyrimidines(Y): O4'-C1'-N1-C2
 chi for purines(R): O4'-C1'-N9-C4
 
Strand I
 base alpha beta gamma delta epsilon zeta chi
 1 G --- 136.4 31.1 143.4 -140.8 -160.5 -98.0
 2 A -29.9 136.3 31.2 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
 3 T -29.9 136.3 31.1 143.3 -140.8 -160.5 -97.9
 4 C -29.9 136.4 31.1 143.4 -140.8 -160.5 -98.0
 5 G -29.9 136.3 31.2 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
 6 A -29.9 136.4 31.1 143.4 -140.8 -160.5 -98.0
 7 T -29.9 136.3 31.2 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
 8 C -29.9 136.3 31.1 143.3 -140.8 -160.5 -97.9
 9 G -29.9 136.4 31.1 143.4 -140.8 -160.5 -98.0
 10 A -29.9 136.3 31.2 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
 11 T -29.9 136.4 31.1 143.4 -140.8 -160.5 -98.0
 12 C -29.9 136.3 31.2 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
 13 G -29.9 136.3 31.1 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
 14 A -29.9 136.4 31.1 143.4 -140.8 -160.5 -98.0
 15 T -29.9 136.3 31.2 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
 16 C -29.9 136.4 31.1 143.4 --- --- -98.0
 
Strand II
 base  alpha beta gamma delta epsilon zeta chi
 1 C -29.9 136.4 31.1 143.4 --- --- -98.0
 2 T -29.9 136.3 31.2 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
 3 A -29.9 136.4 31.1 143.4 -140.8 -160.5 -98.0
 4 G  -29.9 136.3 31.1 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
 5 C -29.9 136.3 31.2 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
 6 T -29.9 136.4 31.1 143.4 -140.8 -160.5 -98.0
 7 A -29.9 136.3 31.2 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
 8 G  -29.9 136.4 31.1 143.4 -140.8 -160.5 -98.0
 9 C -29.9 136.3 31.1 143.3 -140.8 -160.5 -97.9
 10 T -29.9 136.3 31.2 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
 11 A -29.9 136.4 31.1 143.4 -140.8 -160.5 -98.0
 12 G  -29.9 136.3 31.2 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
 13 C -29.9 136.4 31.1 143.4 -140.8 -160.5 -98.0
 14 T -29.9 136.3 31.1 143.3 -140.8 -160.5 -97.9
 15 A -29.9 136.3 31.2 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
 16 G  --- 136.4 31.1 143.4 -140.8 -160.5 -98.0
 

Данные для dna19.pdb, найденные командой:

find_pair -t dna19.pdb stdout | analyze ain chain and chi torsion angles: 
 
Note: alpha: O3'(i-1)-P-O5'-C5'
 beta: P-O5'-C5'-C4'
 gamma: O5'-C5'-C4'-C3'
 delta: C5'-C4'-C3'-O3'
 epsilon: C4'-C3'-O3'-P(i+1)
 zeta: C3'-O3'-P(i+1)-O5'(i+1)
 
 chi for pyrimidines(Y): O4'-C1'-N1-C2
 chi for purines(R): O4'-C1'-N9-C4
 
Strand I
 base alpha beta gamma delta epsilon zeta chi
 1 C --- --- 62.1 83.9 -150.9 -65.9 -161.6
 2 U -77.1 -172.2 45.6 81.1 -153.2 -68.4 -152.5
 3 U -66.9 178.7 47.6 80.0 -152.1 -73.0 -155.9
 4 G -57.4 170.9 53.3 81.5 -163.9 -64.9 -161.6
 5 C -69.7 -174.3 49.1 80.1 -155.4 -63.7 -162.0
 6 U -69.5 -174.2 48.5 79.2 -157.6 -63.2 -147.2
 7 G -59.4 175.8 45.1 77.6 --- --- -151.0
 8 G --- -149.0 55.8 80.7 -155.6 -64.9 -174.0
 9 G -71.7 -162.3 52.8 82.9 -143.7 -77.2 -173.4
 10 U -66.4 176.8 48.4 79.8 -152.1 -69.5 -156.9
 11 G -59.1 171.1 52.5 78.7 -164.8 -67.5 -162.0
 12 C -66.3 -176.5 49.3 80.9 -159.4 -66.4 -158.5
 13 A -65.6 176.6 52.1 80.8 -156.3 -71.1 -157.8
 14 C -59.1 168.9 54.7 80.2 -156.1 -76.4 -160.1
 15 A -58.1 169.9 54.4 84.0 -156.4 -61.4 -159.6
 16 C -68.0 174.9 52.2 81.4 -150.2 -76.3 -160.0
 17 A -66.0 175.6 47.6 81.4 -149.7 -76.7 -155.1
 18 G -55.5 162.4 52.8 78.6 -152.1 -67.8 -161.5
 19 C -62.4 172.6 57.2 83.4 -157.2 -70.9 -154.8
 20 A -73.2 -177.6 52.0 79.0 -153.1 -76.3 -153.9
 21 A -71.2 173.8 55.4 81.1 -150.4 -67.5 -151.9
 22 G -68.2 173.2 55.5 75.9 --- --- -155.8
 
Strand II
 base alpha beta gamma delta epsilon zeta chi
 1 G -57.2 173.5  52.9 73.2 --- --- -165.0
 2 A -65.3 173.8 49.4 79.2 -155.2 -69.1 -157.7
 3 A -66.2 -173.7 48.6 81.8 -150.3 -70.9 -159.9
 4 C -65.8 162.6 59.6 80.6 -158.8 -67.5 -162.6
 5 G -75.1 177.5  54.5 81.3 -140.2 -77.4 -161.2
 6 A -75.6 -173.1 52.8 82.3 -162.3 -68.8 -150.7
 7 C -52.8 159.2 51.9 80.8 -159.2 -69.1 -154.7
 8 A -65.7 177.7 54.6 81.7 -141.9 -78.1 -163.4
 9 C -62.0 170.1  51.6 80.4 -159.3 -69.1 -158.4
 10 A -66.2 178.6 50.4 80.5 -153.7 -71.1 -156.7
 11 C -59.2 165.2 57.1 81.4 -157.1 -71.9 -162.3
 12 G -69.5 -178.3 51.5 81.2 -157.6 -72.5 -158.2
 13 U -62.9 -176.9  45.0 80.8 -161.8 -64.7 -160.1
 14 G -69.4 -162.7 51.1 83.5 -149.4 -71.4 -172.9
 15 G --- -128.4 41.9 68.0 -156.8 -52.5 -159.5
 16 G -78.6 -176.6 52.5 80.3 --- --- -147.1
 17 U -68.9 -176.2  48.6 81.3 -156.4 -65.7 -152.1
 18 C -65.2 178.3 51.9 81.2 -156.0 -66.9 -160.9
 19 G -68.6 161.0 69.0 80.2 -158.7 -75.0 -171.5
 20 U -68.6 166.8 56.9 80.0 -147.9 -70.5 -156.2
 21 U -78.2 -170.3  51.9 81.6 -149.1 -72.3 -160.8
 22 C --- --- 68.3 83.0 -159.7 -66.2 -160.0 
 

Значения торсионных углов для идельных структур А- и В-формы ДНК практически неизменны

для каждой комплементарной пары. Отклонение максимум на 1 градус вряд ли можно считать значительным.
В "моей" ДНК (dna19.pdb) диапазон значений торсионных углов очень широк. Для плоскости каждой пары

оснований он свой. Возможно, это связано с тем, что ДНК в организме не бывает в "чистом виде".

Для выполнения своей функции она должна быть связана в комплекс (с белком). Это взаимодействие

влияет на ее пространственную конфигурацию. Следовательно, значения торсионных углов сильно варьируют.

Это можно предсказать чисто визуально - ДНК "кривая".
В файле dna19.out, выданном программой analyze, указано, что в нем содержится информация о

правозакрученной спирали нуклеиновой кислоты. Показана структура спирали (указаны пары азотистых

оснований). Есть информация о водородных связях. Указаны атомы, между которыми происходит данное

взаимодействие, и длина водородной связи между ними.

*Замечание. В таблице указаны значения торсионных углов для I цепи "моей" ДНК. Значения торсионных

углов II цепи сопоставимы со значениями первой, что объясняется самой структурой двойной спирали

ДНК.

3. Анализ структур с помощью программы pdb2img

С помощью программы pdb2img получены изображения исследуемых структур в виде стопочных моделей.

Предоставлен как вид сверху, так и вид сбоку

gatc-a
gatc-b
dna19		По-видимому, в скрипте данного файла прописаны не все торсионные углы, или же они заданы неверно. В результате невозможно получить изображение ДНК «торцом».

---

На главную страницу третьего семестра

На главную

---

© Кузеванов Алексей,2005