Формы ДНК, структура РНК

Задание 1

С помощью программы fiber были получены структуры трех форм ДНК: Ссылка на форму А. Ссылка на форму B. Ссылка на форму Z.

Задание 2

Для заданий мне был выдан аденин, из форм ДНК я выбрал форму А.

  • В сторону большой бороздки обращены атомы C2, N3, C4, N9.
  • В сторону большой бороздки обращены атомы N1, C5, N6, C6, N7, C8.
Рисунок 1. Синим показаны атомы обращенные в малую бороздку, красным - в большую.
Таблица 1.Параметры трех форм ДНК.
Параметр A-форма B-форма Z-форма
Тип спирали правозакрученная правозакрученная левозакрученная
Шаг спирали (Å) 28 33.8 43.5
Число оснований на виток 12 11 13
Ширина большой бороздки (Å) 16.8
(цепь А G9 - цепь B A34)		 17.2
(цепь А G9 - цепь B G39)		 18.3
(цепь А С2 - цепь B C30)
Ширина малой бороздки (Å) 8
(цепь А G9 - цепь B A26)		 11.7
(цепь А G9 - цепь B C36)		 9.9
(цепь А C8 - цепь B G37)

Задание 3.1

Программами find_pair и analyze были получены торсионные углы нуклеотидов в цепях ДНК и РНК. Торсионные углы РНК из результатов работы программы представлены в кодблоке.

Strand I base alpha beta gamma delta epsilon zeta chi 1 G --- --- 174.2 89.3 -134.7 -66.8 175.2 2 G -71.9 179.9 53.2 81.6 -166.3 -63.7 -165.0 3 G -61.8 -177.5 53.8 81.1 -156.4 -69.1 -159.3 4 G 145.5 -164.3 -172.8 79.2 -139.8 -68.6 -174.8 5 U -60.2 178.6 47.8 81.0 175.8 -82.7 -158.0 6 A -172.6 -130.2 164.7 112.4 -69.3 -73.3 -157.0 7 C 19.4 -170.5 48.4 87.8 -144.1 -78.8 -166.8 8 G -49.6 169.2 46.1 84.8 -152.8 -63.9 -164.8 9 A -67.4 178.6 49.1 78.3 -175.7 -37.8 -149.7 10 G 178.4 148.9 160.4 84.0 -147.4 -68.6 -169.4 11 G -55.0 178.6 42.1 79.1 -155.7 -67.8 -168.1 12 U -63.9 -172.8 50.7 86.3 -140.0 -68.3 -165.1 13 U -59.3 170.3 49.0 83.1 -134.8 -81.5 -143.9 14 A -102.7 -158.0 54.1 81.8 -143.6 -62.4 -170.2 15 U -51.6 163.3 56.3 82.8 -128.5 -59.9 170.1 16 U -68.4 176.4 48.2 86.2 -153.3 -70.8 -172.3 17 C -62.4 163.9 54.9 84.7 -108.8 -147.6 174.1 18 C 105.8 -105.2 179.1 82.6 -129.9 -69.1 173.8 19 G -67.4 179.4 41.9 78.4 -156.9 -77.9 -177.4 20 G -56.7 176.5 50.9 70.3 83.5 54.7 -168.3 21 A 96.2 -176.4 162.9 92.2 -85.7 -135.7 -168.0 22 G 158.0 151.2 52.5 79.1 -155.8 -67.4 -173.9 23 C -65.4 -172.3 49.2 80.7 -158.5 -72.0 -154.3 24 C 148.2 -165.2 178.3 85.3 -129.8 -63.5 -170.6 25 A -53.1 161.1 56.7 82.2 -176.3 -82.7 -146.5 26 A 157.2 175.0 178.0 87.5 -138.1 -80.2 -172.6 27 G -39.0 159.7 46.3 87.4 -114.5 -31.3 -150.5 28 G -110.5 150.0 55.3 97.7 -160.4 178.6 -102.7

Далее я сравнил средние торсионные углы в каждой из форм ДНК с выданной мне РНК.

Таблица 2. Средние торсионные углы форм ДНК и данной для анализа РНК
Молекула альфа бета гамма дельта эпсилон дзета хи
РНК -12.2 47.0 68.8 84.4 -120.9 -59.7 -124.1
ДНК А-форма -51.7 174.8 41.7 79.1 -147.8 -75.1 -157.2
ДНК B-форма -29.9 136.3 31.1 143.3 -140.8 -160.5 -98.0
ДНК Z-форма -43.8 21.1 -61.5 116.2 -100.0 8.6 -47.8

 

Из таблицы можем сделать вывод, что тяжи выданной для задания РНК больше всего похожи на А-форму ДНК.

Задание 3.2

Ниже представлена информация о водородных связях в РНК
Strand I Strand II Helix 1 (0.010) ....>B:.902_:[..G]G-----C[..C]:.971_:B<.... (0.005) | 2 (0.012) ....>B:.903_:[..G]G-----C[..C]:.970_:B<.... (0.007) | 3 (0.011) ....>B:.904_:[..G]G-----C[..C]:.969_:B<.... (0.006) | 4 (0.012) ....>B:.905_:[..G]G-----C[..C]:.968_:B<.... (0.010) | 5 (0.010) ....>B:.906_:[..U]U-----A[..A]:.967_:B<.... (0.010) | 6 (0.013) ....>B:.907_:[..A]A-----U[..U]:.966_:B<.... (0.004) | 7 (0.006) ....>B:.949_:[..C]C-----G[..G]:.965_:B<.... (0.011) | 8 (0.008) ....>B:.950_:[..G]G-----C[..C]:.964_:B<.... (0.004) | 9 (0.005) ....>B:.951_:[..A]A-----U[..U]:.963_:B<.... (0.004) | 10 (0.014) ....>B:.952_:[..G]G-----C[..C]:.962_:B<.... (0.005) | 11 (0.006) ....>B:.953_:[..G]G-----C[..C]:.961_:B<.... (0.005) | 12 (0.002) ....>B:.954_:[..U]U-**--A[..A]:.958_:B<.... (0.008) | 13 (0.005) ....>B:.955_:[..U]U-**+-G[..G]:.918_:B<.... (0.009) x 14 (0.007) ....>B:.937_:[..A]A-**--U[..U]:.933_:B<.... (0.003) | 15 (0.004) ....>B:.938_:[..U]U-**--U[..U]:.932_:B<.... (0.006) | 16 (0.006) ....>B:.939_:[..U]U-----A[..A]:.931_:B<.... (0.006) | 17 (0.005) ....>B:.940_:[..C]C-*---G[..G]:.930_:B<.... (0.012) | 18 (0.005) ....>B:.941_:[..C]C-----G[..G]:.929_:B<.... (0.007) | 19 (0.012) ....>B:.942_:[..G]G-----C[..C]:.928_:B<.... (0.010) | 20 (0.007) ....>B:.943_:[..G]G-----C[..C]:.927_:B<.... (0.003) | 21 (0.008) ....>B:.944_:[..A]A-**--A[..A]:.926_:B<.... (0.015) | 22 (0.013) ....>B:.910_:[..G]G-----C[..C]:.925_:B<.... (0.006) | 23 (0.013) ....>B:.911_:[..C]C-----G[..G]:.924_:B<.... (0.006) | 24 (0.008) ....>B:.912_:[..C]C-----G[..G]:.923_:B<.... (0.007) | 25 (0.012) ....>B:.913_:[..A]A-**+-G[..G]:.946_:B<.... (0.008) | 26 (0.006) ....>B:.914_:[..A]A-**--A[..A]:.921_:B<.... (0.008) | 27 (0.015) ....>B:.915_:[..G]G-**+-U[..U]:.948_:B<.... (0.012) x 28 (0.029) ....>B:.919_:[..G]G-----C[..C]:.956_:B<.... (0.012) +

Среди водородных связей явно видны четыре стебля:

  1. G902(1) - A907(6) и С971(70) - U966(65)
  2. C949(48) - G953(52) и G965(64) - C961(60)
  3. A937(36) - A944(43) и U933(32) - A926(25)
  4. G910(9) - C912(11) и C925(24) - G923(22)

Также из таблицы видно несколько некаконических пар оснований:

  1. U-G
  2. U-U
  3. A-A
  4. A-G
  5. G-U

Ну и стабилизирующие водородные связи, как я понимаю, это те связи которые не состоят в стеблях, а именно:

Strand I Strand II Helix 12 (0.002) ....>B:.954_:[..U]U-**--A[..A]:.958_:B<.... (0.008) | 13 (0.005) ....>B:.955_:[..U]U-**+-G[..G]:.918_:B<.... (0.009) x 25 (0.012) ....>B:.913_:[..A]A-**+-G[..G]:.946_:B<.... (0.008) | 26 (0.006) ....>B:.914_:[..A]A-**--A[..A]:.921_:B<.... (0.008) | 27 (0.015) ....>B:.915_:[..G]G-**+-U[..U]:.948_:B<.... (0.012) x 28 (0.029) ....>B:.919_:[..G]G-----C[..C]:.956_:B<.... (0.012) +

Интересно, что среди таких связей велика концентрация неканонических взаимодействий.

Задание 3.3

Ниже представлена информация о перекрывании азотистых оснований в данной для анализа РНК.

step i1-i2 i1-j2 j1-i2 j1-j2 sum 1 GG/CC 3.66( 2.18) 0.00( 0.00) 0.39( 0.00) 1.01( 0.21) 5.06( 2.38) 2 GG/CC 3.51( 2.12) 0.00( 0.00) 0.80( 0.00) 0.00( 0.00) 4.31( 2.12) 3 GG/CC 4.30( 2.56) 0.00( 0.00) 0.83( 0.00) 0.00( 0.00) 5.13( 2.56) 4 GU/AC 6.59( 3.65) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 4.43( 2.87) 11.02( 6.52) 5 UA/UA 0.56( 0.00) 0.00( 0.00) 2.46( 1.75) 0.00( 0.00) 3.02( 1.75) 6 AC/GU 2.36( 0.94) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 7.15( 4.52) 9.51( 5.46) 7 CG/CG 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 5.78( 2.91) 0.00( 0.00) 5.78( 2.91) 8 GA/UC 4.36( 3.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.24( 0.00) 4.60( 3.00) 9 AG/CU 4.26( 3.40) 0.00( 0.00) 0.45( 0.00) 0.00( 0.00) 4.71( 3.40) 10 GG/CC 3.05( 1.56) 0.00( 0.00) 1.34( 0.00) 0.00( 0.00) 4.40( 1.56) 11 GU/AC 7.23( 4.23) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 5.31( 2.58) 12.53( 6.81) 12 UU/GA 4.75( 2.36) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 5.39( 3.28) 10.14( 5.65) 13 UA/UG 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 14 AU/UU 4.13( 0.55) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 1.61( 0.50) 5.74( 1.04) 15 UU/AU 2.04( 0.73) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 5.94( 4.50) 7.98( 5.23) 16 UC/GA 0.35( 0.08) 0.00( 0.00) 0.33( 0.00) 2.29( 0.88) 2.98( 0.96) 17 CC/GG 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 1.39( 0.02) 1.82( 0.45) 3.21( 0.47) 18 CG/CG 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 5.44( 2.67) 0.00( 0.00) 5.44( 2.67) 19 GG/CC 2.61( 1.11) 0.00( 0.00) 1.17( 0.00) 0.00( 0.00) 3.77( 1.11) 20 GA/AC 3.60( 1.16) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 3.40( 1.70) 7.01( 2.86) 21 AG/CA 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 1.56( 0.39) 0.00( 0.00) 1.56( 0.39) 22 GC/GC 4.95( 2.09) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 6.86( 3.65) 11.81( 5.74) 23 CC/GG 0.56( 0.16) 0.00( 0.00) 0.13( 0.00) 1.75( 0.45) 2.44( 0.62) 24 CA/GG 4.52( 2.04) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 4.52( 2.04) 25 AA/AG 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 6.56( 4.29) 6.56( 4.29) 26 AG/UA 4.33( 3.52) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 4.42( 3.38) 8.75( 6.90) 27 GG/CU 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00)

Для рассмотрения стекинг-взаимодействий я выбрал шаги с наибольшим перекрыванием - 4, 11, 12 и 22. Ниже представлены их общепринятые изображения.

Рисунок 2. Шаг 4
Рисунок 3. Шаг 11
Рисунок 4. Шаг 12
Рисунок 5. Шаг 22