Практикум 2

Формы ДНК. Структура РНК.

Задание 1.

Результатом выполенения этого задания стали модели структур A-, B- и Z-формы ДНК, построенные с помощью программы fiber пакета 3DNA. Последовательность одной из нитей ДНК была следующая: GATCGATCGATCGATCGATC. При построении Z-формы fiber заменила все AT на GC, что связано с особенностями структуры.
A-структура
A
B-структура
B
Z-структура
Z

Задание 2.

В этом задании для сравнения была выбрана сгенерированная структура А-формы ДНК и структура той же формы полученной экспериментальными данными.

Бороздки ДНК

Сгенерированная А-форма
A
Экспериментальная А-форма
A
На следующих рисунках показан тимин в структуре ДНК. Красным цветом выделены атомы, смотрящие в сторону большой бороздки, синим - в сторону малой.
Thimine
Рис.1. Тимин (выделен желтым) в структуре ДНК, полученной экспериментальным путем. Изображение получено с помощью JMol.
Thimine
Рис.2. Тимин. Изображение получено с помощью MarvinSketch.
В сторону большой бороздки обращены атомы: DT7:B.O4 (атом 419 на рис.3), DT7:B.C7 (атом 421 на рис.3)
В сторону малой бороздки обращен атом DT7:B.O2 (атом 416 на рис.3).
фар
Рис.4. Фрагмент файла pdb.
Таблица 1. Сравнение A-, B- и Z-структуры ДНК.
А-форма В-форма Z-форма
Тип спирали Правая Правая Левая
Шаг спирали (Å) 28,03 33,75 43,5
Число оснований на виток 11 10 12
Ширина большой бороздки (Å) 16,81
[DT]15:A.P - [DC]28:B.P		 17,21
[DG]5:A.P - [DG]33:B.P		 18,3
[DC]4:A.P - [DC]34:B.P
Ширина малой бороздки (Å) 7,98
[DC]4:A.P - [DT]31:B.P		 11,69
[DT]11:A.P - [DA]34:B.P		 7,2
[DG]37:B.P - [DG]7:A.P

Задание 3.

Мне был выдан комплекс из тРНК и белка (PDB ID 5hc9), относящийся к классу трансфераз. Он состоит из двух цепей тРНК и двух цепей белка. Очень классно и интересно.

Торсионные углы

С помощью программ пакета 3DNA (find_pair -t 5hc9.pdb stdout | analyze ) был получен следующий файл с данными о структуре тРНК. Из него были взяты данные о торсионных углах (Рис. 5, 6)
far
Рис.5. Фрагмент файла со значениями торсионных углов.
far
Рис.6. Фрагмент файла со значениями торсионных углов.
С помощью Excel было посчитано усредненное значение углов в тРНК (Рис.7).
Можно сделать вывод, что по средним значениям данная тРНК больше похожа на А-форму ДНК (особенно по значениям delta- и chi-углов, хотя по всем остальным параметрам она достаточно сильно отличается).
excel
Рис.7. Средние значения торсионных углов.

Водородные связи и стебли РНК

Из того же файла, полученного с помощью программ пакета 3DNA, удалось определить стебли в структуре тРНК. Всего нашлось 8 стеблей. Сначала я не заметила ничего необычного и сделала вывод о том, что это норма что в данной тРНК 8 стеблей. Однако потом я вгляделась в таблицу, и оказалось, что номера нуклеотидов в ней пересекаются, и определяется по 4 пары практически одинаковых стеблей. Это натолкнуло меня на мысль о том, что в таблице данные о двух цепях моего комплекса (PDB ID: 5HC9) записаны подряд и, вероятно, в двух цепях тРНК образуются очень похожие друг на друга стебли.
Но потом я еще раз вгляделась в данные таблицы и обнаружила, что с самого начала там были помечены цепи, к которым относятся нуклеотиды. Получилось следующее:
К стеблям цепи C относятся: А к цепи D:
stems
Рис.8. Фрагмент файла с отмеченными стеблями цепи С.
stems
Рис.9. Фрагмент файла с отмеченными стеблями цепи D.
В структуре также были найдены 16 неканонических (Уотсон-Криковсковских) пар нуклеотидов. Дополнительные водородные связи в тРНК, стабилизирующие ее третичную структуру: