Исследование ДНК-белковых взаимодействий в структуре комплекса белков(факторы транскрипции DP-2 и E2F-4) и фрагмента Днк.

  1. Краткое описание структуры в файле 1CF7.pdb

    2. В файле приведены координаты атомов следующих молекул:
    1.PROTEIN (TRANSCRIPTION FACTOR E2F-4), DNA-BINDING DOMAIN (ДНК-связывающий домен белка
    (фактор транскрипции E2F-4).Одна цепь - A.
    2.PROTEIN (TRANSCRIPTION FACTOR DP-2), DNA-BINDING DOMAIN (ДНК-связывающий домен белка
    (фактор транскрипции DP-2).Одна цепь - B.
    3.Фрагмент ДНК, состоящий из двух комплементарных цепей - C и D.
    Молекулы взяты из организма HOMO SAPIENS (человека).

    Для исследования были выбраны:
    Цепь А белка(фактор транскрипции E2F-4),
    Цепь B белка(фактор транскрипции DP-2) и цепи С и D, представляющие ДНК со следующей последовательностью:

    цепь C [501] 5' - attttcgcgcggtttt  - 3' [515] 
                   |||||||||||||||  
цепь D [615] 3' -  aaaagcgcgccaaaat - 5' [601],

    где 501 и 515 - номера первого и последнего нуклеотида.

  2. Функции белков, структуры которых представлены в файле 1CF7.pdb

    3. Белок (фактор транскрипции DP-2)

    Оригинальный текст

    Может стимулировать E2F-зависимую транскрипцию.Связывает ДНК совместно с членами
    семейства E2F на сайте распознавания, 5'-TTTC[CG]CGC-3', найденном в промоторной
    области некоторого числа генов, чьи продукты вовлекаются в регуляцию клеточного цикла или репликацию ДНК.

    Белок (фактор транскрипции E2F-4)

    Оригинальный текст

    Активатор транскрипции который связывает ДНК совместно с DP белками на сайте распознавания, 5'-TTTC[CG]CGC-3',
    найденном в промотерной области некоторого числа генов, чьи продукты вовлекаются в регуляцию клеточного цикла или репликацию ДНК.
    DRTF1/E2F комплекс функций, контролирующих развитие клеточного цикла от G1 к S фазе.
    E2F-4 связывается c родственными белками RBL1 и RBL2.В некоторых случаях, могут также связывать RB белок.

  3. Исследование структуры ДНК


    4. 1.Исследование структуры ДНК с помощью программ find_pair и analyze.

    С помощью вышеуказанных программ получен файл DNA_old.out
    Исходя из полученных данных мы имеем дело с ДНК в B-форме.

    2.Определение средних значений торсионных углов для внутренних нуклеотидов(всех, кроме краевых).

    Из файла DNA_old.out была взята информация для построения Excel-таблицы.
    Таблицы в этом файле:
    Первая таблица - выдержка из файла DNA_old.out.
    Вторая таблица - отрицательные углы были переведены в соответствующие положительные.
    Указаны средние значения каждого из углов.
    Третья таблица - показывает отклонение величины каждого угла от среднего значения для этого угла.
    Синим обозначен самый "кривой" нуклеотид, среднее значение которого наиболее отклоняется от других
    Резюме:
    По данным Excel таблицы можно сказать что деформация для всех нуклеотидов
    распределена неравномерно.
    Участки сильно отклоняющихся нуклеотидов чередуются со слабо отклоняющимися.
    Основной участок деформации отмечен желтым.

  4. Исследование природы ДНК-белковых контактов

    5. Описать ДНК-белковые контакты в заданной структуре. Сравнить количество контактов разной природы.

    Будем считать полярными атомы кислорода и азота, а неполярными - атомы углерода, фосфора и серы.
    Назовем полярным контактом ситуацию, в которой расстояние между полярным атомом белка и полярным атомом ДНК
    меньше 3.5A. Аналогично, неполярным контактом будем считать пару неполярных атомов на расстоянии меньше 4.5A.
    В скрипте my_dna.def приведены команды для выделения в RasMol множеств, необходимых для определения числа контактов.

    Таблица:


    Контакты разного типа в комплексе 1CF7.pdb

    Контакты атомов белка с Полярные Неполярные Всего
          остатками 2'-дезоксирибозы 8 19 27
          остатками фосфорной кислоты 17 17 34
          остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки 7 15 22
          остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки 2 1 3


    Резюме

    Наибольшее число контактов обнаружено с остатками фосфорной кислоты.
    Скорее всего данные атомы расположены на поверхности молекулы ДНК и доступны
    для взаимодействия с атомами белка.

    Контакты атомов белка с остатками азотистых оснований со стороны бороздок
    Из таблицы видно, что атомы белка "легче" контактируют с основаниями из большой бороздки чем из малой.Это по-моему мнению связано с тем, что большая бороздка в силу своей глубины наиболее предрасположена для сближения с белком и лучшего связывания.

  5. Получение популярной схемы ДНК-белковых контактов с помощью nucplot



    6. Использованная в Putty команда:
    >nucplot 1CF7_old.pdb

    Полученные картинки

    Сравнивая картинку из nucplot и расчеты из Excel файла можно сделать вывод
    о том, что контакты с белком не влияют на "искривления" нуклеотидов.
    Так наиболее искривленный нуклеотид из таблицы не имеет контакта (атом белка-основание) с белком. Зона, покрашенная в таблице желтым, также не имеет контактов с атомами белка.


    Видно что результаты, полученные с помощью программы nucplot и результаты о контактах белка и ДНК в RasMol, не совпадают.
    По данным nucplot присутствуют:
    16 контактов между белком и остатками фосфорной кислоты и всего 9 контактов между атомами азотистых оснований и атомами ДНК. Все это выявляет различия между алгоритмом определения контактов в этих случаях.

  6. Возможные распознающие контакты

    7. На роль распознающих я выбрал 2 контакта.
    Первый контакт
    аминокислоты ARG122 (цепь B - белка (фактор транскрипции DP-2) и нуклеотида DG609 (рис.слева).
    Второй контакт
    аминокислоты ARG17 (цепь A - белка (фактор транскрипции E2F4-4) и нуклеотида DC505 (рис.справа).
    Причины выбора:

    1.Контакт аминокислоты с основанием нуклеотида.
    2.Нахождение рядом еще нескольких контактов( аминокислота-основание нуклеотида ).
    Картинка взаимодействия аминокислота - нуклеотид

  7. Характеристика ДНК-связывающего домена E2F_TDP

    8. Доменная структура белка из исследуемого комплекса, полученная с помощью инструментов Pfam

    Белок (транскрипционный фактор DP-2)



    Source Domain Description Start End
    Pfam-A E2F_TDP E2F/DP family winged-helix DNA-binding domain 127 208
    Pfam-A DP Transcription factor DP 215 360


    Белок (транскрипционный фактор E2F-4)



    Source Domain Description Start End
    Pfam-A E2F_TDP E2F/DP family winged-helix DNA-binding domain 17 83


    Семейство E2F/DP winged-helix Днк-связывающего домена.

    Это семейство включает фактор транскрипции E2F и его димеризованных партнеров TDP1 и TDP2, которые стимулируют E2F-зависимую транскрипцию. E2F связывает Днк как гомодимер или как гетеродимер в комплексе с TDP1/2, гетеродимер повышает эффективность связывания. Кристалическая структура E2F4-DP2-DNA комплекса показывает, что Днк-связывающие домены E2F
    и DP белков имеют сгиб, относящийся к winged-helix Днк-связывающего мотива.

    Отдельно о транскрипционном факторе DP

    DP формы образуют гетеродимер с E2F.Получившийся E2F1-DP1 гетеродимер регулирует гены, вовлеченные в цикл клеточного развития. Транскрипционная активность E2F ингибируется белком ретинобластомы, который связывается с E2F-DP
    гетеродимером и негативно регулирует G1-S развитие.


Главная страница
©Голяев Виктор