На этой неделе мы работали с различными формами нуклеиновых кислот, используя пакет программ 3DNA и Jmol.
Задание 1.
С помощью программы fiber пакета 3DNA, я построила 3 формы ДНК - A, B и Z. В A и B формах использовалась 5 раз повторенная последовательность "GCAT", для Z-формы - только GT (10 повторов). Файлы с результатами: gcat-a.pdb gcat-b.pdb gcat-z.pdb
Задание 2.
Упр.1
С помощью Jmol были получены изображения А-формы ДНК:
-
Сахарофосфатный остов выделен фиолетовым (фосфаты) и зеленым (сахара) цветом, основания покрашены каждый в свой цвет. Скрипт для такого изображения:
- Все нуклеотиды выделены - это значит, что выделена вся ДНК, т.к. она и состоит из нуклеотидов.
- Выделены все аденины
- Выделен атом N7 во всех гуанинах
- Выделен атом N7 в первом гуанине последовательности.
Упр.2
Каждый получал свои структуры ДНК-белкового комплекса и тРНК и скачивал их pdb-файлы с сайта PDB. PDB-коды моих структур - 1h3e для тРНК и 1pp7 для ДНК.
Упр.3
Надо было проверить обе структуры на разрывы цепей. У меня было 2 разрыва в тРНК. Файлы, содержащие только тРНК и ДНК: тРНК, ДНК
Задание 3
Упр.1
Для структуры B-ДНК нужно было выбрать один из тиминов и посмотреть, какие из его атомов направлены в сторону большой бороздки ДНК, а какие - в сторону малой. Я выбрала тимин 34. Я решила , что в сторону большой бороздки явно обращены атомы С4, О4, С5 и СМ5, а сторону малой - N1, C2 и O2.
Упр.2
Для А, В и Z-форм определялись такие параметры, как шаг спирали, ширина бороздок и др.
А-форма | В-форма | Z-форма | |
Тип спирали | правая | правая | левая |
Шаг спирали (ангстрем) | 28 | 34 | 44 |
Число оснований на виток | 11 | 10 | 12 |
Ширина большой бороздки | 18.0 (от фосфата 6 цитозина) | 17.2 (от фосфата 14 цитозина) | 28.0 (от фосфата 9 гуанина) |
Ширина малой бороздки | 8.0 (от фосфата 30 тимина) | 11.7 (от фосфата 30 тимина) | 7.2 (от фосфата 9 гуанина) |
Упр.3
Торсионные углы были измерены в Jmol для А и В форм ДНК. Если сравнить с приведенными на лекции значениями углов, у меня получились альфа-углы не того знака, и слишком большое значение дзета.
Форма | alpha | beta | gamma | delta | epsilon | zeta | chi |
А-ДНК | -51.7 | 174.8 | 41.7 | 79.1 | -147.8 | -75.1 | -157.2 |
В-ДНК | -29.9 | 136.3 | 31.2 | 143.3 | -140.8 | -160.5 | -98.0 |
Задание 4
Упр.1
С помощью программ find_pair и analyze были найдены торсионные углы для каждого основания в ДНК из 1PP7 и тРНК из 1H3E. Средние значения этих углов приведены в таблице. Сильнее всего колеблется угол гамма - от -179 до 177 градусов.
alpha | beta | gamma | delta | epsilon | zeta | chi | |
DNA | -58.3 | -7.7 | 64.3 | 135.7 | -150.6 | -90.2 | -111.0 |
Основание с отклоняющимися углами (№5, цитозин) | -97.5 | 71.0 | 178.3 | 125.3 | -149.8 | -68.0 | -171.3 |
tRNA | -30.1 | 10.0 | 63.2 | 90.5 | -111.1 | -51.7 | -135.1 |
Основание с отклоняющимися углами (№11, гуанин) | 147.0 | -164.9 | 177.8 | 84.4 | -139.9 | -70.6 | -174.3 |
Упр.2
В файле tRNA.out записаны водородные связи между основаниями. Ниже выделены цветом пары, образующие стебли тРНК:
Strand I Strand II Helix 1 (0.004) B:...1_:[..G]G-----C[..C]:..72_:B (0.003) | 2 (0.007) B:...2_:[..G]G-----C[..C]:..71_:B (0.005) | 3 (0.004) B:...3_:[..G]G-----C[..C]:..70_:B (0.004) | 4 (0.003) B:...4_:[..C]C-----G[..G]:..69_:B (0.012) | 5 (0.004) B:...5_:[..A]A-----U[..U]:..68_:B (0.005) | 6 (0.005) B:...6_:[..G]G-----C[..C]:..67_:B (0.006) | 7 (0.007) B:...7_:[..G]Gx----C[..C]:..66_:B (0.003) | 8 (0.003) B:..49_:[..G]G-----C[..C]:..65_:B (0.006) | 9 (0.009) B:..50_:[..C]C-----G[..G]:..64_:B (0.006) | 10 (0.003) B:..51_:[..U]U-----A[..A]:..63_:B (0.007) | 11 (0.003) B:..52_:[..G]G-----C[..C]:..62_:B (0.004) | 12 (0.010) B:..53_:[..G]G----xC[..C]:..61_:B (0.005) | 13 (0.011) B:..54_:[5MU]u-**-xA[MAD]:..58_:B (0.006) | 14 (0.045) B:..55_:[PSU]Px**+xG[..G]:..18_:B (0.004) x 15 (0.005) B:..47E:[..G]G-----C[..C]:..47_:B (0.006) | 16 (0.004) B:..47F:[..C]C-----G[..G]:..46_:B (0.006) | 17 (0.002) B:..47G:[..C]C----xG[..G]:..45_:B (0.010) | 18 (0.009) B:..47H:[..U]U-*---A[..A]:..20B:B (0.015) | 19 (0.008) B:..47I:[..U]U-*--xA[..A]:..21_:B (0.008) | 20 (0.006) B:..48_:[..C]Cx**+xG[..G]:..15_:B (0.008) x 21 (0.005) B:..19_:[..G]Gx---xC[..C]:..56_:B (0.005) + 22 (0.004) B:...8_:[..U]U-**--A[..A]:..14_:B (0.006) | 23 (0.017) B:...9_:[..U]Ux**--G[..G]:..13_:B (0.009) | 24 (0.005) B:..23_:[..G]G-----C[..C]:..12_:B (0.010) | 25 (0.005) B:..24_:[..G]G-----C[..C]:..11_:B (0.006) | 26 (0.006) B:..25_:[..G]G----xC[..C]:..10_:B (0.007) | 27 (0.007) B:..26_:[..G]G-*---U[..U]:..44_:B (0.011) | 28 (0.008) B:..27_:[..A]A-----U[..U]:..43_:B (0.007) | 29 (0.007) B:..28_:[..C]C-----G[..G]:..42_:B (0.008) | 30 (0.007) B:..29_:[..G]G-----C[..C]:..41_:B (0.006) | 31 (0.009) B:..30_:[..G]G-----C[..C]:..40_:B (0.003) | 32 (0.007) B:..31_:[..U]U----xA[..A]:..39_:B (0.006) | 33 (0.004) B:..32_:[..C]C-*---A[..A]:..37_:B (0.010) | 34 (0.007) B:..33_:[..U]Ux*--xA[..A]:..36_:B (0.009) x 35 (0.011) B:..47A:[..G]G-**--U[..U]:..47B:B (0.004) +
В структуре есть несколько неканонических пар - 5MU (5-метилуридин) и MAD (1-метиладенин), PSU (псевдоуридин) и гуанин, гуанин 26 и урацил 44, цитозин 32 и аденин 37, гуанин 13 и урацил 9.
Связи, стабилизирующие 3хмерную структуру тРНК, но не имеющие отношения к стеблям, должны связывать отдаленные участки тРНК - такие как G19 и C56, G15 и C48, U47H и A20B, U47I и A21, PSU55 и G18.
Упр.3
В файле tRNA.out можно найти величину перекрываний азотистых оснований при стекинг-взаимодействиях. Три пары с наибольшей площадью перекрывания я отметила оранжевым.
i2 3' 5' j2 /|\ | | | Strand I | | II | | | | | \|/ i1 5' 3' j1 step i1-i2 i1-j2 j1-i2 j1-j2 sum 1 GG/CC 1.63( 0.37) 0.00( 0.00) 0.25( 0.00) 0.24( 0.05) 2.11( 0.42) 2 GG/CC 2.14( 0.71) 0.00( 0.00) 0.31( 0.00) 0.54( 0.05) 2.99( 0.77) 3 GC/GC 6.59( 3.49) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 5.81( 2.70) 12.40( 6.19) 4 CA/UG 0.41( 0.00) 0.00( 0.00) 1.73( 0.90) 0.00( 0.00) 2.14( 0.90) 5 AG/CU 2.86( 2.05) 0.00( 0.00) 0.80( 0.00) 0.00( 0.00) 3.66( 2.05) 6 GG/CC 3.34( 1.91) 0.00( 0.00) 0.47( 0.00) 0.00( 0.00) 3.81( 1.91) 7 GG/CC 2.30( 0.82) 0.00( 0.00) 0.99( 0.00) 0.00( 0.00) 3.29( 0.82) 8 GC/GC 3.50( 0.99) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 6.81( 3.53) 10.31( 4.51) 9 CU/AG 1.64( 0.25) 0.00( 0.00) 0.03( 0.00) 1.64( 1.21) 3.31( 1.46) 10 UG/CA 0.52( 0.00) 0.00( 0.00) 3.18( 1.37) 0.00( 0.00) 3.71( 1.37) 11 GG/CC 4.52( 3.22) 0.00( 0.00) 0.16( 0.00) 0.00( 0.00) 4.68( 3.22) 12 Gu/AC 7.03( 2.02) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 6.09( 2.73) 13.12( 4.75) 13 uP/GA 7.20( 3.39) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 4.33( 0.17) 11.52( 3.56) 14 PG/CG 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 15 GC/GC 4.75( 2.36) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 5.83( 2.88) 10.58( 5.23) 16 CC/GG 0.24( 0.00) 0.00( 0.00) 0.04( 0.00) 3.52( 2.22) 3.80( 2.22) 17 CU/AG 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.65( 0.00) 3.36( 1.72) 4.01( 1.72) 18 UU/AA 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 1.80( 0.00) 0.00( 0.00) 1.80( 0.00) 19 UC/GA 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 2.45( 0.38) 0.00( 0.00) 2.45( 0.38) 20 CG/CG 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 21 GU/AC 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 22 UU/GA 0.00( 0.00) 5.43( 2.14) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 5.43( 2.14) 23 UG/CG 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 4.48( 2.20) 4.48( 2.20) 24 GG/CC 2.59( 1.12) 0.00( 0.00) 0.10( 0.00) 1.20( 0.36) 3.88( 1.48) 25 GG/CC 3.40( 1.93) 0.00( 0.00) 0.58( 0.00) 0.00( 0.00) 3.97( 1.93) 26 GG/UC 6.12( 4.17) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 6.12( 4.17) 27 GA/UU 6.04( 3.99) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 4.21( 1.41) 10.25( 5.39) 28 AC/GU 4.31( 2.76) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 5.30( 2.45) 9.61( 5.21) 29 CG/CG 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 5.13( 2.33) 0.00( 0.00) 5.13( 2.33) 30 GG/CC 3.78( 2.43) 0.00( 0.00) 0.36( 0.00) 0.00( 0.00) 4.15( 2.43) 31 GU/AC 4.58( 2.13) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 4.88( 3.51) 9.47( 5.64) 32 UC/AA 4.17( 1.98) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.36( 0.00) 4.52( 1.98) 33 CU/AA 2.43( 0.33) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 4.80( 2.00) 7.24( 2.33) 34 UG/UA 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00)
Командой ex_str -8 stacking.pdb step8.pdb и stack2img -cdolt step8.pdb step8.ps было получено изображение стекинг-взаимодействий для выбранных пар.