Практикум №2

Главная

Практикум №2: "A- и В- формы ДНК. Структура РНК"

Задание №1

С помощью программы fiber пакета 3DNA были построены A-, B- и Z-формы дуплекса ДНК:
A-форма.
B-форма.
Z-форма.

Задание №2

Упр.1. Работа с Jmol. Использовалась А-форма из задания №1.

Рис. 1. Cахарофосфатный остов ДНК (показан фиолетовым цветом).

Рис. 2. Нуклеотиды ДНК, то есть вся ДНК.

Рис. 3. Нуклеотиды, содержащие аденин (показаны жёлтым цветом).

Рис. 4. Атомы N7 всех гуанинов (выделены синим цветом).

Упр.2. Полученные файлы PDB:
ДНК.
РНК.
Упр.3.

Рис. 5. ДНК. Разрывов нет

Рис. 6. РНК. Разрывов нет.

Задание №3

Упр.1
Рассматриваемое основание - Гуанин [G]25:B.

Рис. 7a. Гуанин. красным - атомы, направленные в сторону малой бороздки. Синим - в сторону большой. Для А-формы.

Рис. 7b. Гуанин. красным - атомы, направленные в сторону малой бороздки. Синим - в сторону большой. Для B-формы.

B-форма ДНК. В сторону большой бороздки напрвлены атомы [G]25:B.N3, [G]25:B.C2, [G]25:B.N2 В сторону малой бороздки: [G]25:B.C8, [G]25:B.N7, [G]25:B.C5 [G]25:B.C6, [G]25:B.O6 Остальные атомы: [G]25:B.N9, [G]25:B.C4, [G]25:B.N1 (чётко нельзя отнести к одной из бороздок).
A-форма ДНК. В сторону большой бороздки напрвлены [G]25:B.C8, [G]25:B.N7, [G]25:B.C5 [G]25:B.C6, [G]25:B.O6 В сторону малой бороздки, соответственно, направлены атомы [G]25:B.N3, [G]25:B.C2, [G]25:B.N2 Остальные атомы: [G]25:B.N9, [G]25:B.C4, [G]25:B.N1
Z-форма ДНК. Так же, как в B-форме.

Упр.2. Основные спиральные параметры разных форм ДНК:

Рис. 8a. A-форма.

Рис. 8b. B-форма.

Рис. 8c. Z-форма.

Упр.3. Измерение торсионных углов.

Таблица 1. Спиральные параметры ДНК
	A-форма	B-форма	Z-форма
Тип спирали	Правая	Правая	Левая
Шаг спирали	28,03	33,75	43,50
Число нуклеотидов на виток	11	10	12
Ширина большой бороздки	7,98 (от [A]8:A.P)	17,21 (от [C]8:B.P)	17,71 (от [G]37:B.P)
Ширина малой бороздки	16,83 (от [A]8:A.P)	11,69 (от [C]8:B.P)	7,2 (от [G]37:B.P)

Таблица 2. Сравнение торсионных углов (основание гуанин)
	α	β	γ	δ	ε	ζ	χ
A-форма ДНК	62	173	52	88/3	178	-50	-160
A-форма ДНК (измеренное)	-51,7	174,8	41,7	79,1	-147,8	-75,1	-157,2
B-форма ДНК	63	171	54	123/131	155	-90	-117
B-форма ДНК (измеренное)	-29,9	136,4	31,1	143,4	-140,8	-160,5	-98

Рис. 9. Измерение торсионных углов гуанина.

Задание №4

Упр.1. Определение торсионных углов нуклеотидов.

Торсионные углы тРНК.

Таблица 3. Торсионные углы тРНК (Обработка проводилась с помощью Excel)
	α	β	γ	δ	ε	ζ	χ
Среднее значение	-49,58	81,91	44,78	89,61	-144,22	-69,06	-147,43
Наиболее деформированный нуклеотид	24С s1 (138,1)	6U s1 (-180)	25A 1s (-153,2)	13G 1s (177,6)	29A 1s (116,2)	29A 1s (41,2)	28g 1s (174,9)

Торсионные углы ДНК.

Таблица 4. Торсионные углы ДНК (Обработка проводилась с помощью Excel)
	α	β	γ	δ	ε	ζ	χ
Среднее значение	-20,69	-35,93	4,26	149,29	-80,84	-115,98	-98,66
Наиболее деформированный нуклеотид	9С s1 (151,3)	18T s2 (178,3)	9C 1s (-171,3)	9C 1s (135,6)	18A 1s (177,3)	8T 1s (-82)	12G 2s (-125,1)

Упр.2. Структура водородных связей.

Блоки нуклеотидов, формирующих стебли, взяты в чёрную рамку. Неканонические пары (5) обведены розовым цветом. Так же были найдены дополнительные водородные связи, не образующие стебель, которые участвуют в поддержании третичной структуры тРНК. Таких связей 4, их формируют канонические пары. Интересно отметить, что в данной тРНК присутствует целый ряд модифицированных оснований, в частности 5-метилцитозин (5MC), 5-метилурацил (5MU), 1-метиладенин (1МА), 2-метилгуанин (2МG), 5-оксиметилцитозин (OMC), псевдоурацил (PSU), которые также участвуют в формировании водородных связей.

Таблица 5. Нуклеотиды тРНК, образующие водородные связи.
Стебель	Номера нуклеотидов первой цепи	Номера нуклеотидов первой цепи
I	2-7	71-66
II	49-53	65-61
III	38-44	32-26
IV	10-13	25-22
V	34-36	13-11

Упр.3. Стекинг-взаимодействия.

Наибольшая площадь перекрывания, взятые в розовую рамку: uP/Ga (Рис. 10a). С наименьшей (зелёная рамка) - GG/CC и Gg/uC (Рис. 10b).

Рис. 10a. uP/Ga

Рис. 10b. GG/CC