Учебный сайт Кузнецовой Марии

Главная

Первый семестр

Второй семестр

Третий семестр

Ссылки

Об авторе

Предсказание вторичной структуры тРНК

Работа производилась с файлом 1EVV.fasta, содержащим последовательность заданной тРНК (цепь A белка 1EVV).

Для предсказания вторичной структуры тРНК была использована программа einverted из пакета EMBOSS (ищет инвертированные повторы). Известно, что программа не работает с нестандартными нуклеотидами, но таких в моей последовательности нет, поэтому никаких замен произведено не было. В процессе варьировались значения gap penalty и minimum score threshold. В результате при gap penalty = 0 (и больше) и minimum score threshold = 15 (и больше) было найдено два инвертированных повтора, один из которых соответствует Т-стеблю, а второй не соответствует каким-либо структурам:

SEQUENCE: Score 15: 5/5 (100%) matches, 0 gaps
      12 tcagt 16      
         |||||
      35 agtca 31

    SEQUENCE: Score 15: 5/5 (100%) matches, 0 gaps
      49 ctgtg 53      
         |||||
      65 gacac 61    	

При меньших значениях minimum score threshold и тех же значении gap penalty находился только один стебель (при очень низких значениях, содержащий гэпы). При понижении gap penalty до 0 было получено следующее:

SEQUENCE: Score 75: 24/24 (100%) matches, 22 gaps
       1 gcgg-atttagctcagttgggagag-cg--c-ca-ga-ctga--ag 37      
         || | | ||  ||  | |  | ||  ||  | || || ||    ||
      72 cg-ctt-aa--ga--c-a--c-ct-agcttgtgtcctgga--ggtc 40

В найденном стебле очень много гэпов, поэтому использовать его для предсказания структуры тРНК невозможно.
Данная программа учитывает только канонические взаимодействия, поэтому поиск стеблей производит не слишком эффективно.

Алгоритм Зукера реализует программа mfold. Была использована online-версия.

Программа запускалась несколько раз, при этом варьировался параметр Р (percent suboptimality), он указывает, на сколько процентов выдаваемое предсказание структуры может отличаться по своей вычисленной энергии от оптимального. Чем больше значение этого параметра, тем больше вариантов предсказания было на выходе.

При Р=5 была найдено 2 структуры - с 3-мя стеблями (не подходит, т. к. у тРНК 4 стебля), и с 4 стеблями.

Дальнейшее варьирование Р-параметра было сочтено ненужным, поскольку вторая структура подходит. Она приведена на рис. 1.









Рис. 1. Предсказанная вторичная структура тРНК из файла 1EVV.pdb.
Изображение получено с помощью программы mfold.

Таблица 1. Сравнение кристаллической структуры тРНК 1GTR c предсказанными структурами этой тРНК в программах einverted и mfold.

Участок структуры	Позиции в структуре (по результатам find_pair)	Результаты предсказания с помощью einverted	Результаты предсказания по алгоритму Зукера
Акцепторный стебель	1-7 и 66-72 (7 пар)	предсказано 5 пар	1-6 и 67-72 (6 пар)
D-стебель	10-13 и 22-25 (4 пары)	-	10-13 и 22-25 (4 пары)
T-стебель	49-53 и 61-65 (5 пар)	-	49-53 и 61-65 (5 пар)
Антикодоновый стебель	26-32 и 38-44 (7 пар)	-	27-31 и 39-43 (5 пар)
Общее число канонических пар нуклеотидов	20	5	20

Поиск ДНК-белковых контактов производился в помощью программы Jmol. Для этого сначала были определены следующие множества атомов:

- полярные атомы дезоксирибозы
- неполярные атомы дезоксирибозы
- полярные атомы остатков форфорной кислоты
- неполярные атомы остатков форфорной кислоты
- полярные атомы остатков азотистых оснований со стороны большой бороздки
- полярные атомы остатков азотистых оснований со стороны большой бороздки
- полярные атомы остатков азотистых оснований со стороны малой бороздки
- полярные атомы остатков азотистых оснований со стороны малой бороздки
- полярные атомы белка
- неполярные атомы белка

Назовем полярным контактом ситуацию, в которой расстояние между полярным атомом белка и полярным атомом ДНК меньше 3.5A. Аналогично, неполярным контактом будем считать пару неполярных атомов на расстоянии меньше 4.5A. Был написан скрипт, с помощью которого были определены контакты разных видов. Результаты приведены в таблице 2.

Таблица 2. Различные ДНК-белковые контакты в комплексе 1CF7.pdb

Контакты атомов белка с	Полярные	Неполярные	Всего
остатками 2'-дезоксирибозы	8	19	27
остатками фосфорной кислоты	17	17	34
остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки	7	15	22
остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки	2	3	5

С помощью программы nucplot была получена схема ДНК-белковых контактов. На вход программе подавался файл в старом формате PDB - 1CF7_old.pdb. Полученное изображение приведено на рис. 2.





































Рис. 2. Схема ДНК-белковых контактов структуры 1СF7. Изображение получено с помощью программы nucplot.

Аминокислотный остаток с наибольшим числом указанных на схеме контактов с ДНК - Arg 17 (2 контакта с ДНК). Наиболее важным для распознавания последовательности ДНК, по моему мнению, также будет Arg 17, т. к. у него самое большое количество контактов с азотистыми основаниями ДНК. С помощью программы Jmol было создано изображение контактов Arg 17 с ДНК. Оно приведено на риc. 3.

Рис. 3. Контакт Arg 17 с ДНК из структуры 1CF7.