Анализ структур нуклеиновых кислот
В данном практикуме с помощью пакета 3DNA были получены трехмерные модели структуры фрагмента цепей ДНК в различных формах.
Задание 1
Задание 2
Для анализа была выбрана B-форма ДНК и G4 в ней. Ознакомиться с изображением в MarvinSketch можно по ссылке.
В сторону большой бороздки обращены атомы g4.с5, g4.c6, g4.o6, g4.n7, g4.с8
В сторону малой бороздки обращены атомы g4.n9, g4.c4, g4.n3, g4.c2, g4.n2
| A-форма | B-форма | Z-форма | |
|---|---|---|---|
| Тип спирали (правая или левая) | правая | правая | левая |
| Шаг спирали (Å) | 28.03 | 33.02 | 42.78 |
| Число оснований на виток | 11 | 10 | 12 |
| Ширина большой бороздки (Å) | 16.81 (A10:A - 33:B) | 17.21 (A6:A - C32:B) | 18.3 (C4:A - C34:B) |
| Ширина малой бороздки (Å) | 7.98 (A6:A - G29:B) | 11.69 (G9:A - C36:B) | 7.2 (G15:A - G29:B) |
Задание 3
Структура для исследования: 1n77 - глутамил-тРНК синтетаза Thermus thermophilus в комплексе с тРНК и ATP. В PDB-файле записаны 2 несовпадающие модели: назначенная PDB и выбранная автором. В дальнейшем все описания будут приводиться для модели PDB, в которой белок представлен цепью B, а тРНК - цепью С.
Упражнение 1: Торсионные углы
С помощью программы analyze пакета 3DNA было получено значение торсионных углов для выбранной тРНК. С результатами можно ознакомиться по ссылке
Полученные значения торсионных углов в молекуле сильно отличаются от "канонических", характерных для ДНК.
Упражнение 2: Водородные связи
Водородные связи в тРНК были определены с помощью analyze. Файл с выдачей доступен по ссылке. В данном файле присуствует информация для обеих моделей (PDB и авторской), но пояснения ниже касаются только структуры PDB (цепи С).
Для удобства восприятия дальнейшие номера нуклеотидов были преобразованы (в исходном файле нумерация начинается с 501, в отчете - с 1)Стебли(stems) вторичной структуры: (1-7,72-66), (49-53,65-61), (38-44, 32-26), (10-13,25-22).
Неканонические пары оснований: G2-U71, U55-G18, A38-C32, A44-G26, U13-G22, A14-A21.
Дополнительные водородные связи: U55-G18, U8-A46, A14-A21, G15-C48, G19-C56. Жирным выделены "изолированные" пары, которые находятся на значительных расстояниях от стеблей (отмечены + в выдаче программы), остальные пары участвуют в образовании крупных выпячиваний(bulge) в тРНК.
Упражнение 3: Стекинг-взаимодействия
Данные о величине перекрывания азотистых оснований можно посмотреть по ссылке. Для дальнейшей работы выбрана только цепь С (структура PDB) и использованы аналогичная упр. 2 перенумерация. Максимальным значением характеризуется пара G2pC3/G70pU71 (секция 2 - величина 13.40), а минимальным ненулевым - пара U8A46/A14A21 (секция 26 - величина 1.92).
Стекинг взаимодействия в парах G2pC3/G70pU71
Стекинг взаимодействия в парах U8A46/A14A21
Как заметно из изображений, наибольшее перекрывание достигается между последовательно идущими в цепи парами нуклеотидов за счёт правильной ориентации азотистых оснований. Наименьшее же перекрывание происходит при пространственном сближении азотистых оснований, принадлежащих позициям, отдаленным в первичной структуре РНК.