Комплексы ДНК-белок.

1.Предсказание вторичной структуры заданной тРНК.

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

С помощью программы einverted из пакета EMBOSS найдем возможные комплементарные участки в последовательности исследуемой тРНК.

einverted 1evv_rna.fasta.txt

В связи с тем, что параметры по умолчанию не дали инвертированных участков, были подобранны следующие:

• Gap penalty: 15
• Minimum score threshold: 20
• Match score: 10
• Mismatch score: -15

В результате были полученны файлы 1evv_new.inv и 1evv_new.fasta, информация из которых использована для таблицы ниже.

Упражнение 2. Предсказание вторичной структуры тРНК по алгоритму Зукера.

Воспользуемся программой RNAfold из пакета Viena Rna Package, которая реализует алгоритм Зукера.

Результаты для предсказания минимальной свободной энергии (MFE).

Оптимальная вторичная структура с минимальной свободной энергией -22.40 kcal/mol

GCGGAUUUAGCUCAGUUGGGAGAGCGCCAGACUGAAGAUCUGGAGGUCCUGUGUUCGAUCCACAGAAUUCGCACCA 
(((((((..((((........)))).(((((.......))))).....(((((.......))))))))))))....

Результаты термодинамического прогнозирования ансамбля.

• Свободная энергия термодинамического ансамбля: -23.92 kcal/mol
• Частота структуру MFE в ансамбле: 8.54 %
• Разнообразие ансамблей: 21.72

Реальная и предсказанная вторичная структура тРНК 1EVV

Участок структуры	Позиции в структуре (по результатам find_pair)	Результаты предсказания с помощью einverted	Результаты предсказания по алгоритму Зукера
Акцепторный стебель	5’ 1-72 3’ 5’ 2-71 3’ 5’ 3-70 3’ 5’ 4-69 3’ 5’ 5-68 3’ 5’ 6-67 3’ 5’ 7-66 3’ Всего 7 пар	0 пар из 7	7 пар из 7
D-стебель	5’ 10-25 3’ 5’ 11-24 3’ 5’ 12-23 3’ 5’ 13-22 3’ Всего 4 пары	2 пары из 4	4 пары из 4
T-стебель	5’ 49-65 3’ 5’ 50-64 3’ 5’ 51-63 3’ 5’ 52-62 3’ 5’ 53-61 3’ Всего 5 пар	5 пар из 5	5 пар из 5
Антикодоновый стебель	5’ 39-31 3’ 5’ 40-30 3’ 5’ 41-29 3’ 5’ 42-28 3’ Всего 4 пары	4 пары из 4	4 пары из 4
Общее число канонических пар нуклеотидов	16 канонических пар нуклеотидов	11канонических пар нуклеотидов	16 канонических пар нуклеотидов

2.Поиск ДНК-белковых контактов в заданной структуре.

Упражнение 1.

C помощью команды define JMol зададим множества атомов.

• Множество атомов кислорода 2'-дезоксирибозы (set1).
• Множество атомов кислорода в остатке фосфорной кислоты (set2).
• Множество атомов азота в азотистых основаниях (set3).

Изображения полученные скриптом.

Упражнение 2. Описание ДНК-белковых контактов в заданной структуре.

Полярными будем сичтать атомы кислорода и азота, а неполярными - атомы углерода, фосфора и серы.
Полярным контактом назовем ситуацию, в которой расстояние между полярным атомом белка и полярным атомом ДНК меньше 3.5Â. Аналогично, неполярным контактом будем считать пару неполярных атомов на расстоянии меньше 4.5Â.

Написан скрипт, последовательно выводящий на экран изображения структуры и атомов, необходимых для определения ДНК-белкового контакта соответствующего типа.

Контакты атомов белка с	Полярные (O, N)	Неполярные (C, P, S)	Всего
остатками 2'-дезоксирибозы	7	21	28
остатками фосфорной кислоты	18	8	26
остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки	7	0	7
остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки	2	1	3

Из таблицы видно, что наибольшее число контактов имеют место между белком и остатками 2'-дезокcирибозы.Также можно заметить отсутствие неполярных контактов атомов белка с остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки. Это, по-видимому, обусловлено пространственной недоступностью атомов азотистых оснований, направленных в сторону большой бороздки.

Упражнение 3.

Получим популярную схему ДНК-белковых контактов с помощью программы nucplot.

Упражнение 4.

Как видно из рисунка, наибольшее число контактов с ДНК образует остаток Lys 20(A).

Из схемы ДНК-белковых контактов можно найти несколько аминокислотных остатков, которые играют важную роль в распознавании последовательности ДНК, т.к. они связаны с азотистыми основаниями: Arg17(A), Arg121(B), Arg57(A), Arg122(B), Arg56(A). Ниже представленны некоторые из них в JMol.

 

© Морозова Екатерина Анатольевна