Комплексы ДНК-белок

Поиск ДНК-белковых контактов в заданной структуре

С помощью команды define JMol можно задавать различные множества атомов, ниже приведен скрипт для получения некоторых из них:

1. Множество атомов кислорода 2'-дезоксирибозы (set1)

2. Множество атомов кислорода в остатке фосфорной кислоты (set2)

3. Множество атомов азота в азотистых основаниях (set3)

Скрипт для последовательного получения отборажения всех наборов

Описание ДНК-белковых контактов в заданной структуре. Сравнение количества контактов разной природы.

Будем считать полярными атомы кислорода и азота, а неполярными атомы углерода, фосфора и серы. 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.

Данные по расположению атомов относительно большой и малой бороздки получим из предыдущего практикума.

В таблице приведены контакты разного типа в комплексе 1MHD.pdb

Контакты атомов белка с	Полярные	Неполярные	Всего
остатками 2'-дезоксирибозы	1	9	10
остатками фосфорной кислоты	9	2	11
остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки	8	8	16
остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки	0	3	3

При сравнении найденных значений получили почти равное количество полярных и неполярных взаимодействий в структуре,а атомы со стороны большой бороздки участвуют в большем количестве взаимодействий, чем атомы малой бороздки.

Схема ДНК-белковых контактов в nucplot

Программа nucplot, предназначенная для визуализации контактов между ДНК и белком, запускается на сервере kodomo. Программа работает только со старым форматом PDB, поэтому используем программу remediator. Схема контактов представлена в формате Postscript, сохраним нужное изображение в формате jpg.

Наибольшее число связей (по 2) имеют лейцины 71 цепи А и В. Ниже приведено изображение этих взаимодействий. Взаимодействующие атомы лейцина покрашены в зеленый цвет.

Предсказание вторичной структуры заданной тРНК

Предсказание вторичной структуры тРНК путем поиска инвертированных повторов

Программа einverted из пакета EMBOSS позволяет найти инвертированные участки в нуклеотидных последовательностях. Найдем возможные комплементарные участки в последовательности исследуемой тРНК. Используем команду einverted -sequence 1H4S.fasta. Изменяем значение Minimum score threshold, но даже при минимальном получаем только 1 результат:

SEQUENCE: Score 21: 7/7 (100%) matches, 0 gaps
       1 cggggag 7       
         |||||||
      73 gcccctc 67    

Результаты сравнения разных алгоритмов можно увидеть в таблице, приведенной ниже.

Предсказание вторичной структуры тРНК по алгоритму Зукера

Программа mfold из пакета EMBOSS реализует алгоритм Зукера. Использовался web вариант алгоритма.

Лучшее предсказание оказалось 3 по счету, рисунок с ним представлен ниже.

Участок структуры	Позиции в структуре (по результатам find_pair)	Результаты предсказания с помощью einverted	Результаты предсказания по алгоритму Зукера
Акцепторный стебель	5'-4-7-3' 5'-66-69-3' Всего 4 пар	7	5'-4-7-3' 5'-66-69-3' Всего 7 пар
D-стебель	5'-10-13-3' 5'-22-25-3' Всего 3 пары	0	5'-10-16-3' 5'-20-26-3' Всего 7 пар
T-стебель	5'-49-53-3' 5'-61-65-3' Всего 5 пар	0	5'-45-53-3' 5'-57-63-3' Всего 6 пар
Антикодоновый стебель	5'-38-44-3' 5'-26-32-3' Всего 7 пар	0	5'-38-44-3' 5'-28-34-3' Всего 7 пар
Общее число канонических пар нуклеотидов	19	7	27

Таким образом, алгоритм Зукера довольно точно описывает реальную структуру тРНК, а программа einverted дает не очень точное описание даже с измененными параметрами ввода.