A- и B-формы ДНК

1. С помощью программы fiber пакета 3DNA построены A- и B-формы дуплекса ДНК, последовательность одной из нитей которого — 4 раза повторенная последовательность "gatc". Структура дуплекса в А-форме находится в файле gatc_a.pdb и получена с помощью команды

   fiber -a gatc_a.pdb

   А структура дуплекса в В-форме находится в файле gatc_b.pdb и получена с помощью команды

   fiber -b gatc_b.pdb

2. Таблица ниже заполнена по данным файлов, полученных в первом задании и файла dna14.pdb.

   	A-форма	B-форма	Файл dna14.pdb
   Тип спирали (правая или левая)	Правая	Правая	Правая
   Шаг спирали (Å)	28.028 (G5A.P-C16A.p)	33.752 (A6A.P-C15A.P)	29,448 (C16A.P-A5A.P)
   Число оснований на виток	24	22	24
   Ширина большой бороздки	9,627 (G21B.P-G5A.P)	20.584 (A6A.P-A22B.P)	12.379 (A5A.P-A21B.P)
   Ширина малой бороздки	18.493 (G21B.P-C16A.P)	13.199 (C16A.P-A22B.P)	17.453 (A21B.P.P-C16A.P)

3. Как собственно и должно было быть, длинна большой бороздки у В-формы ДНК больше длины малой. А в случае А-формы всё наоборот, длина большой бороздки меньше, чем длина малой. В свою очередь один виток у ДНК в А-форме составляет 12, в у ДНК в В-форме - 11 пар оснований. Файл с структурой неизвестной ДНК, содержит ДНК в А-форме. Этот вывод сделан на основе сравнения длин большой и малой бороздок, количества пар оснований на один виток и чисто из визуальных наблюдений. Исследуемая ДНК имеет полость внутри при взгляде с торца, характерную для А-формы ДНК.

4. Анализ всех трёх структур ДНК с помощью программ find_pair и analyze.

   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.	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.	Данные для dna14.pdb.pdb из файла dna14.out, найденные командой find_pair -t dna14.pdb.pdb stdout | analyze
   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	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	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 --- --- 161.1 99.5 -138.3 -71.7 175.7 2 C -69.0 176.7 50.4 84.5 -145.9 -73.5 -165.4 3 A -71.0 -174.3 44.3 81.4 --- --- -155.9 4 A --- 169.8 38.1 81.3 -157.8 -89.4 -157.6 5 G 123.0 -152.8 -149.6 80.7 -132.2 -61.7 5.4 6 U -64.6 168.0 58.5 78.5 -131.9 -81.6 -170.4 7 U -55.9 162.0 53.3 78.0 -142.9 -80.8 -164.1 8 A -68.2 165.3 59.2 81.8 -148.2 -75.4 -165.9 9 A -70.7 164.2 67.7 82.8 -138.7 -78.3 -163.9 10 A -89.1 158.4 71.8 83.8 -149.8 -77.0 -165.0 11 U -63.2 175.5 56.7 75.7 --- --- -161.7 12 U --- -172.6 36.4 81.0 -169.0 -78.9 -152.9 13 G 150.9 -162.5 174.1 88.5 -114.2 -83.5 -177.5 14 C -52.2 158.6 55.0 82.9 --- --- -152.9 Strand II base alpha beta gamma delta epsilon zeta chi 1 C -68.0 173.0 59.7 84.5 --- --- -155.7 2 G -71.0 167.7 63.4 80.2 -146.6 -75.2 -168.4 3 U --- 174.6 56.8 80.9 -147.9 -73.4 -161.1 4 U -68.9 170.8 72.9 79.0 --- --- -163.6 5 A -85.4 164.3 65.4 79.4 -145.6 -75.2 -169.0 6 A -66.5 163.5 61.1 82.2 -145.1 -78.7 -159.8 7 A -68.0 171.1 56.9 83.9 -149.0 -79.2 -161.0 8 U -57.1 164.4 52.4 79.6 -144.1 -76.1 -167.0 9 U -63.1 169.2 55.9 79.0 -138.0 -80.7 -167.5 10 G 126.9 -150.0 -156.7 81.4 -129.2 -63.2 7.3 11 A --- -177.3 48.7 81.5 -158.3 -93.4 -157.0 12 A -71.2 177.0 50.4 79.7 --- --- -163.9 13 C -61.2 171.1 44.5 83.4 -144.8 -75.4 -163.4 14 G --- --- 172.9 101.3 -124.6 -74.8 169.0
   Структура очень стабильна, то есть углы поворота относительно оси спирали почти не изменны, за редким исключением. Отклонения же значений торсионных углов (у Strand I это углы δ, ε и ζ; у Strand II это углы δ и ε) незначительны.	Структура очень стабильна, то есть углы поворота относительно оси спирали почти не изменны, за редким исключением, хотя структура "поворачивается" относительно оси "чаще", чем А-форма ДНК. Отклонения значений торсионных углов (у Strand I это углы β, γ, δ и χ; у Strand II это углы β, γ, δ и χ)незначительны.	Судя по значениям главных торсионных углов, данная структура очень сильно отклоняется, ее ось не представляет вертикальную линию. Значения углов достаточно сильно варьируют. Это характерно для РНК. Можно предположить, что такая структура будет более устойчивой, чем А-форма или В-форма ДНК, так как она "подвижна" относительно связей.

5. Изображения структур в виде стопочных моделей, созданные с помощью программы pdb2img.
   • Стопочные структуры для А-формы ДНК из файла gatc_a.pdb созданы командами

     pdb2img -c gatc_a.pdb gatc_a
     rotate_mol -b gatc_a.pdb gatc_a2.pdb
     pdb2img -c gatc_a2.pdb gatc_a2

     Вид сверху	Вид сбоку
     Видна характерная для А-формы ДНК полость внутри спирали. На виде сбоку заметно, что азотистые основания наклонены.

   • Стопочные структуры для B-формы ДНК из файла gatc_b.pdb созданы командами

     pdb2img -c gatc_b.pdb gatc_b
     rotate_mol -b gatc_b.pdb gatc_b2.pdb
     pdb2img -c gatc_b2.pdb gatc_b2

     Вид сверху	Вид сбоку
     Внутри структуры отсутствует полость, что говорит о том, что это В-форма ДНК. На виде сбоку заметно, что азотистые основания находятся практически перпендикулярно к оси спирали.

   • Стопочные структуры для РНК из файла dna14.pdb созданы командми

     pdb2img -c dna14.pdb dna14
     rotate_mol -b dna14.pdb dna142.pdb
     pdb2img -c dna142.pdb dna142

     Вид сверху	Вид сбоку
     Внутри структуры видна полость, что говорит о том, что структура похожа на А-форму ДНК. На виде сбоку заметно, что азотистые основания наклонены под меньшим углом к оси спирали, но при этом они не перпендикулярны ей. По окраске стопочек видно, что в файле dna14.pdb содержится структура РНК.