A- и B- формы ДНК. Структура РНК.
Задание 1.
С помощью инструментов пакета 3DNA были построены модели структур A-, B- и Z-формы ДНК. Модели A- и B-формы были построены для ДНК, представленной последовательностью "gatc", повторенной 5 раз. Модель Z-формы была построена для ДНК, состоящей из 5 повторов "gc". В результате были получены файлы в формате .pdb: gatc-a.pdb, gatc-b.pdb, gatc-z.pdb.
Полученные структуры представлены ниже:
|
|
|
Задание 2.
Упр. 1.
Программа JMol позволяет выделять различные атомы или химические группировки в полученных моделях. Для модели A-формы ДНК получаем следующие изображения:
|
|
|
Синим цветом выделен сахарофосфатный остров ДНК. | Фиолетовым цветом выделены все нуклеотиды. В данном случае выделена вся структура, так как она состоит только из нуклеотидов. | Черным цветом выделены все аденины. |
|
|
|
| Большими красными шариками выделены атомы N7 во всех гуанинах. | Красным шариком выделен атом N7 только в первом по последовательности гуанине. |
Упр. 2.
На сайте PDB получаем файлы 1LRR.pdb и 1QTQ.pdb
Упр. 3.
Полученные файлы открываем в JMol и рассматриваем изображение только нуклеиновой кислоты в проволочной модели, чтобы убедиться в отсутствии разрывов.
В рассмотренных структурах разрывов нет.
Задание 3.
Упр. 1.
Двойная спираль ДНК имеет большую и малую бороздки:
Для тимина, который на рисунке выделен шариками, было определено, какие атомы обращены в сторону большой бороздки, а какие - в сторону малой.
По определению, большая бороздка - это самая глубокая бороздка. Поэтому в A- и Z-формах большая бороздка - глубокая и узкая, а малая бороздка - неглубокая и широкая.
Упр. 2.
| A-форма | B-форма | Z-форма | |
| Тип спирали | правая | правая | левая | Шаг спирали(?) | 28.03 | 33.75 | 43.5 |
| Число оснований на виток | 11 | 10 | 12 | Ширина большой бороздки(?) | 7.98 | 17.21 | 14.73 |
| Ширина малой бороздки(?) | 16.81 | 11.69 | 7.2 |
На рисунках ниже показано, как были получены данные значения:
|
|
|
|
|
|
При определении шага спирали для Z-формы ДНК возникла проблема: построенная последовательность, представленная пятью повторами "gc" оказалась меньше, чем шаг спирали:
Поэтому был получен файл gcgc-z.pdb, содержащий последовательность из 10 повторов "gc". Все измерения проводились на полученном файле.
|
|
|
Упр. 3.
В программе JMol были измерены торсионные углы для тимина в A- и B-формах ДНК. Сравнение полученных значений со значениями, указанными в презентации, приведено в таблице 2.
| ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | |
| А-форма (из презентации) |
62 | 173 | 52 | 88/3 | 178 | -50 | -160 |
| А-форма (полученные) |
-51.7 | 174.8 | 41.7 | 79.1 | -147.8 | -75.1 | -157.2 |
| B-форма (из презентации) |
63 | 171 | 54 | 123/131 | 155 | -90 | -117 |
| B-форма (полученные) |
-29.9 | 136.3 | 31.2 | 143.3 | -140.8 | -160.5 | -98.0 |
Измерение торсионных углов:
 A-форма ДНК |
 B-форма ДНК |
Задание 4. Определение параметров структур нуклеиновых кислот с помощью программ пакета 3DNA.
Упр. 1. Определение торсионных углов нуклеотидов.
Для заданной структуры ДНК (1LRR) были измерены торсионные углы, составлена таблица с их значениями..
Упр. 2. Определение структуры водородных связей.
Strand I Strand II Helix 1 (0.005) B:.902_:[..G]G-----C[..C]:.971_:B (0.004) | 2 (0.007) B:.903_:[..G]G-----C[..C]:.970_:B (0.005) | 3 (0.009) B:.904_:[..G]G-----C[..C]:.969_:B (0.003) | 4 (0.003) B:.905_:[..G]G-----C[..C]:.968_:B (0.005) | 5 (0.006) B:.906_:[..U]U-----A[..A]:.967_:B (0.004) | 6 (0.004) B:.907_:[..A]Ax----U[..U]:.966_:B (0.002) | 7 (0.002) B:.949_:[..C]C-----G[..G]:.965_:B (0.003) | 8 (0.003) B:.950_:[..G]G-----C[..C]:.964_:B (0.003) | 9 (0.003) B:.951_:[..A]A-----U[..U]:.963_:B (0.002) | 10 (0.008) B:.952_:[..G]G-----C[..C]:.962_:B (0.003) | 11 (0.004) B:.953_:[..G]G----xC[..C]:.961_:B (0.004) | 12 (0.002) B:.954_:[..U]U-**-xA[..A]:.958_:B (0.004) | 13 (0.004) B:.955_:[..U]Ux**+xG[..G]:.918_:B (0.013) x 14 (0.002) B:.937_:[..A]A-*---U[..U]:.933_:B (0.004) | 15 (0.006) B:.938_:[..U]U-*---U[..U]:.932_:B (0.004) | 16 (0.003) B:.939_:[..U]U-----A[..A]:.931_:B (0.004) | 17 (0.006) B:.940_:[..C]C-*---G[..G]:.930_:B (0.010) | 18 (0.006) B:.941_:[..C]C-----G[..G]:.929_:B (0.003) | 19 (0.007) B:.942_:[..G]G-----C[..C]:.928_:B (0.003) | 20 (0.006) B:.943_:[..G]G-----C[..C]:.927_:B (0.004) | 21 (0.005) B:.944_:[..C]Cx*---A[..A]:.926_:B (0.009) | 22 (0.005) B:.910_:[..G]G-----C[..C]:.925_:B (0.003) | 23 (0.006) B:.911_:[..C]C-----G[..G]:.924_:B (0.008) | 24 (0.008) B:.912_:[..C]C----xG[..G]:.923_:B (0.005) | 25 (0.003) B:.913_:[..A]A-**+xA[..A]:.945_:B (0.005) | 26 (0.004) B:.914_:[..A]A-**-xU[..U]:.908_:B (0.009) | 27 (0.020) B:.915_:[..G]Gx**+xC[..C]:.948_:B (0.003) x 28 (0.008) B:.919_:[..G]G-----C[..C]:.956_:B (0.003) +
| Стебель | Основания, образующие стебель |
| Акцепторный стебель | 2-7:66-71 |
| Дигидроуридиновый стебель | 10-12:23-25 |
| Антикодоновый стебель | 37-44:26-33 |
| T-стебель | 49-53:61-65 |
Найденные неканонические пары:
13 (0.004) B:.955_:[..U]Ux**+xG[..G]:.918_:B (0.013) 15 (0.006) B:.938_:[..U]U-*---U[..U]:.932_:B (0.004) 21 (0.005) B:.944_:[..C]Cx*---A[..A]:.926_:B (0.009) 25 (0.003) B:.913_:[..A]A-**+xA[..A]:.945_:B (0.005)
Упр. 3. Определение возможных стекинг-взаимодействий.
Наибольшая площадь перекрывания была у следующих пар оснований:
12 (0.002) B:.954_:[..U]U-**-xA[..A]:.958_:B (0.004) | 11 (0.004) B:.953_:[..G]G----xC[..C]:.961_:B (0.004) | 11 GU/AC 7.14( 4.20) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 3.94( 1.36) 11.08( 5.57)
21 (0.005) B:.944_:[..C]Cx*---A[..A]:.926_:B (0.009) | 20 (0.006) B:.943_:[..G]G-----C[..C]:.927_:B (0.004) | 20 GC/AC 6.90( 4.22) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 5.38( 3.66) 12.28( 7.87)
23 (0.006) B:.911_:[..C]C-----G[..G]:.924_:B (0.008) | 28 (0.008) B:.919_:[..G]G-----C[..C]:.956_:B (0.003) + 22 GC/GC 4.63( 1.75) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 6.67( 3.56) 11.30( 5.31)
© Наталья Ланина
e-mail: n.lanina@fbb.msu.ru