Практикум 3

Комплексы ДНК-белок

Задание 1

Предсказание вторичной структуры заданной тРНК.

В качестве исследуемой структуры была взята тРНК 2DLC. С помощью программы einverted из пакета EMBOSS были найдены комплементарные участки в нуклеотидной последовательности данной тРНК. При этом была использована команда со следующими параметрами:

 ! einverted -sequence 2DLC.seq -gap 12 -threshold 10 -match 3 -mismatch 3 -outfile outfile_2DLC -outseq seqout_2DLC  

C помощью данной команды был найден только акцепторный стебель. Значение threshold уменьшалось до минимального, при этом результат не изменялся.

Результат программы einverted представлен в файле.

При помощи ViennaRNA по алгоритму Зукера была предсказана вторичная структура тРНК 2DLC.

Вторичная структура тРНК 2DLC по алгоритму Зукера
Рис.1. Вторичная структура тРНК 2DLC по алгоритму Зукера.

Таблица 1. Реальная и предсказанная вторичная структура тРНК из файла 2DLC.pdb.

Участок структуры
Позиция в структуре (по результатам find_pair)
Результаты предсказания с помощью einverted
Результаты предсказания по алгоритму Зукера
Акцепторный стебель
(501-507)--(566-572)
(501-507)--(566-572)
(501-507)--(566-572)
D-cтебель
(510-513)--(522-525)
-
(510-513)--(522-525)
Т-стебель
(549-553)--(561-565)
-
(549-553)--(561-565)
Антикодоновый стебель
(526-528)--(542-544)
-
(526-528)--(542-544)
Общее число канонических пар нуклеотидов
15
6
16

Задание 2

Поиск ДНК-белковых контактов в заданной структуре.

Упражнение 1

Для выполнения этого задания был взят комплекс ДНК и белка 1HDD.

C помощью PyMol были определены множества атомов:

- кислорода 2'-дезоксирибозы (set1)

- кислорода в остатке фосфорной кислоты (set2)

- азота в азотистых основаниях (set3)

Затем был создан скрипт-файл c определениями этих множеств.

Также был создан скрипт-файл , вызов которого в PyMol дает последовательное изображение всей структуры, только ДНК в проволочной модели, той же модели, но выделенными шариками множеством атомов set1, затем set2 и set3.


Упражнение 2

p> ДНК-белковые контакты в заданной структуре были найдены с помощью скрипта .

Исходя из полученных данных была составлена следующая таблица:

Таблица 2. Контакты разного типа в комплексе 1HDD.pdb

"Контакты атомов белка с"
"Полярные"
"Неполярные"
"Всего"
остатками 2'-дезоксирибозы
4
14
18
остатками фосфорной кислоты
7
8
15
остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки
2
8
10
остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки
1
1
2

Исходя из данных таблицы видно, что количество неполярных контактов значительно превышает количество полярных контактов. Также надо отметить, что остатки азотистых оснований со стороны малой бороздки образуют незначительное количество контактов с атомами белка. Наибольший вклад в ДНК-белковые взаимодействия в данной структуре вносят контакты атомов белка с остатками 2'-дезоксирибозы и с остатками фосфорной кислоты.


Упражнение 3

В данном упражнении была получена схема ДНК-белковых контактов с помощью программы nucplot. Результаты представлены на схемах ниже.

Схема 1
Схема 1
Схема 2
Схема 2
Схема 3
Схема 3

Упражнение 4

Исходя из схем, полученных в упражнении 3 были выбраны:

- Arg3(C) - аминокислотный остаток с наибольшим числом указанных на схеме контактов с ДНК. Он образует одну связь с остатком фосфорной кислоты и еще одну связь с 2'-дезоксирибозой.

- Arg5(C) - аминокислотный остаток наиболее важный для распознавания последовательности ДНК, так как он связывается с тимином в данной ДНК.

Контакты выбранных аминокислотных остатков с ДНК были получены с помощью PyMol.

Контакты аминокислотного остатка Arg3(C) с остатком 
фосфорной кислоты и 2'-дезоксирибозой.
Рис.2.Контакты аминокислотного остатка Arg3(C) с остатком фосфорной кислоты и 2'-дезоксирибозой.
Контакты аминокислотного остатка Arg5(C) с тимином.
Рис.3.Контакты аминокислотного остатка Arg5(C) с тимином.