Комплексы ДНК-белок






Следите за обновлениями и дополнениями
Если Вы заметили опечатки, или ссылка испортилась, пожалуйста, напишите мне



Предсказание вторичной структуры заданной тРНК

Упр.1. Предсказание вторичной структуры тРНК путем поиска инвертированных повторов

Из базы данных pdb была загружена последовательность ТРНК , взятая из сложного комплекса РНК-белок. С помощью программы einverted из пакета EMBOSS были выявлены инвертированные повторы в последовательности заданной тРНК.Таблица 1 отражает сравнение находок, полученных данной программой, *а также find_pair и RNAfold. С результатами предыдущих исследований тРНК Вы можете ознакомиться, перейдя по ссылке.

Таблица, взятая из предыдущего практикума






Параметры для программы einverted: 
Gap penalty [12]: 2
Minimum score threshold [50]: 5
Match score [3]:
Mismatch score [-4]:


Результат работы программы: 

SEQUENCE: Score 31: 24/24 (100%) matches, 22 gaps
   --------  ----        -----   -------      
 1 gcgg-atttagctcagttgggagag-cg--c-ca-ga-ctga--ag 37      
   || | | ||  ||  | |  | ||  ||  | || || ||    ||
72 cg-ctt-aa--ga--c-a--c-ct-agcttgtgtcctgga--ggtc 40


Из полученных данных следует, что программа einverted смогла предсказать образование водородных связей лишь для акцепторного стебля. Поиск был продолжен и показал, что программа может найти 4 связи D стебля и две связи антикодонового стебля. Однако изменением параметров не удалось найти водородных связей отдельно для T цепи. 

SEQUENCE_1_37: Score 12: 4/4 (100%) matches, 0 gaps
      10 gctc 13      
         ||||
      25 cgag 22      

SEQUENCE_40_72: Score 9: 3/3 (100%) matches, 0 gaps
       5 agg 7       
         |||
      11 tcc 9       

SEQUENCE_40_72: Score 12: 4/4 (100%) matches, 0 gaps
       2 tgga 5       
         ||||
      23 acct 20      

SEQUENCE_40_72: Score 9: 2/2 (100%) matches, 0 gaps
      26 ga 27      
         ||
      31 ct 30



Таблица 1

Участок структуры Позиции в структуре (по результатам find_pair) Результаты предсказания
с помощью einverted 		Результаты предсказания по алгоритму Зукера
Акцепторный стебель
5'-71-66-3'
5'-2-7-3'
Всего 6 пар из 7 		Предсказано 4 пары из 7 реальных Предсказано 7 пар из 7
D-стебель 5'-10-13-3'
5'-25-22-3'
Всего 4 пары из 4		 Предсказано 4 пары из 4 реальных Предсказано 4 пар из 4
T-стебель 5'-65-61-3'
5'-59-53-3'
Всего 5 пар из 5		 Предсказано 0 пар из 5 реальных Предсказано 5 пар из 5
Антикодоновый стебель 5'-31-27-3'
5'-39-43-3'
Всего 75пар из 5		 Предсказано 2 пары из 5 реальных Предсказано 5 пар из 5
Общее число канонических пар нуклеотидов 18 24 20



Рисунок 1 отражает структуру, предсказанную программой RNAfold. Видно, что программ, основанная на алгоритме Зукера, хорошо предсказывает возможные комплементарные участки молекулы.

Рисунок 1

Ссылка на fasta файл



Поиск ДНК-белковых контактов в заданной структуре

Упражнение 1

ДНК-белковые контакты в упражнении изучались на ДНК связывающем домене интронной эндонуклеазы I-TEVI в комплексе с ДНК. Идентификатор записи в базе данных PDB- 1i3j. Апплет 1 последовательно демонстрирует множество атомов кислорода 2'-дезоксирибозы, множество атомов кислорода в остатке фосфорной кислоты, множество атомов азота в азотистых основаниях.




Апплет 1



Ссылка на скрипт




Упражнение 2

В таблице 2 представленны основные характеристики трёх форм ДНК. При измерении контактов полярными считались контакты между атомами O или N на расстоянии меньше 3.5 ангстрем, а неполярными - контакты между атомами углерода, фосфора и серы на расстоянии 4.5 ангстрем. На рисунке 2 изображены нуклеотиды, для которых красным цветом были отмечены атомы, в ходящие в большую бороздку, а синим - в малую. Информация о вхождении атомов в то или иное множество была получена из исследования исследований коллег курса.



Рисунок 2



Таблица 2
Контакты атомов белка с Полярные Неполярные Всего
остатками 2'-дезоксирибозы 8 70 78
остатками фосфорной кислоты 21 27 48
остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки 0 16 16
остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки 9 10 19


Анализируя таблицу 2 можно сделать вывод о том, что белок взаимодействует с ДНК, в основном, со стороны малой бороздки и притом как полярными, так и неполярными атомами. Возможно, при взаимодействии образуется гидрофобное ядро, удерживающее комплекс ДНК-белок в стабильном состоянии. Апплет 2 последовательно визуализирует данные таблицы. Нумерация введена слева направо, сверху вниз.






Апплет 2

Ссылка на скрипт



Упражнение 3.

Рисунок 3 демонстрирует контакты ДНК с остатками аминокислот белка. Данные, получены программой nucplot. Из рисунка видно, что наибольшее число контактов образует остаток аргинина 168 и серина 176. Остаток аргинина взаимодействует с атомами азота азотистых оснований со стороны малой бороздки ([DA]49 и [DA]48). Остаток серина взаимодействует с атомом кислорода .O4' дезоксирибозы сахарофосфатного остова ([DA]47:C.O4') и атомом кислорода [DC]47:C.O2. Общий вид контакта представлен в апплете 3.



Рисунок 3


Упражнение 4.

Апплет 3 визуализирует контакты двух остатков аминокислот, входящих в ДНК-связывающий белок.


Апплет 3



На рисунке 4 показан остаток серина 176, который, наравне с остатком аргинина 168, образует наибольшее количество связей с атомами ДНК. Взаимодействие осуществляется приближённо в двух точках: между атомом кислорода из остатка серина и одноимённым атомом сахарофосфатного остова, между атомом кислорода из остатка серина и одноимённым атомом остатка азотистого основания. В первом и втором случае, скорее всего, возможно образование водородной связи. Данный контакт также мог бы иметь дополнтельное опосредованное перекрывание электронных плотностей с атомом кислорода ([DA]48:C.O4').


Рисунок 4



Самой значимой связью между остатками аминокислот белка и азотистыми основаниями ДНК, на мой взгляд, является контакт аргинина 168, показанный на рисунке 5. Взаимодействие в остатке аргигина осуществляется между атомами азота остатка (слева) и азотистого основания (справа). Расстояние контакта достаточно для взаимодействия и, возможно, образования водородной связи. Донором электронов в такой связи будут выступать неподелённые электронные пары на полярных атомах азотистого основания, а акцептором - атомы водорода, связанные с полярными атомами, входящими в состав остатка. Данный контакт чрезвычайно важен, так как специфическое узнавание белком ДНК осуществляется с помощью подобных взаимодействий с остатками азотистых оснований малой бороздки.

Рисунок 5







Ссылки



1.

DNA-BINDING DOMAIN OF INTRON ENDONUCLEASE

2.

Конвертер в png

3.

тРНК

4.

Замечательный онлайн редактор для склейки изображений