3D-структуры полинуклеотидов

Сравнение форм ДНК

С помощью программы fiber из пакета 3DNA были получены три структуры двухцепочечной ДНК, состоявшй из пятикратного повтора четырех нуклеотидов GCTA. ДНК в Z-форме состоит только из GC.

GCTA-a.pdb GCTA-b.pdb GCTA-z.pdb

Атомы в бороздках

Для изучения, в какую бороздку смотрят какие атомы, был выбран цитозин.
В малую бороздку направлены атомы С2, О2, N1.
В большую атомы N4, C4, C5, C6.
В А-форме и Z-форме расположение аналогичное. Вот изображение цитозина с раскрашеными атомами.

Сравнение форм ДНК

Параметр сравненияА-формаВ-формаZ-форма
Тип спиралиправаяправаялевая
Шаг спирали(нм)28.0333,7543,5
Число оснований на виток(шт)111012
Ширина большой бороздки(нм)16,81[17:A.P-26:B.P]17,21[6:A.P-32:B.P]16,08[12:A.P-28:B.P]
Ширина малой бороздки(нм)7,98[7:A.P-28:B.P]11,69 [40:B.P-5:A.P]9,87[20:A.P-25:B.P]

Торсионные углы.

Были расчитаны торсионные углы для РНК и для ДНК. Средние значения указаны в файлах. Наиболее выдающийся остаток в РНК - двадцать пятый урацил, так как наиболее серьезно отличается сразу по трем углам: альфа, бета и гамма.(выделен в таблице желтым) В ДНК таким является двадцатый тимин, который не похож на среднее по углм бета, зета и эпсилон. (выделен желтым в таблице) Проанализировав визуальную репрезентацию данной РНК, я пришел к выводу, что она имеет больше всего схожестей с А-формой ДНК.

Водородные связи в РНК

В данной РНК водородные связи образют следующие структуры:

Акцепторный стебель

          Strand I                    Strand II          Helix
   1   (0.010) ....>C:.501_:[..G]G-----C[..C]:.572_:C<.... (0.006)     |
   2   (0.014) ....>C:.502_:[..G]G-*---U[..U]:.571_:C<.... (0.008)     |
   3   (0.008) ....>C:.503_:[..C]C-----G[..G]:.570_:C<.... (0.010)     |
   4   (0.004) ....>C:.504_:[..C]C-----G[..G]:.569_:C<.... (0.008)     |
   5   (0.010) ....>C:.505_:[..C]C-----G[..G]:.568_:C<.... (0.010)     |
   6   (0.006) ....>C:.506_:[..C]C-----G[..G]:.567_:C<.... (0.007)     |
   7   (0.008) ....>C:.507_:[..A]A-----U[..U]:.566_:C<.... (0.006)     |

T-стебель

   8   (0.007) ....>C:.549_:[..G]G-----C[..C]:.565_:C<.... (0.004)     |
   9   (0.004) ....>C:.550_:[..G]G-----C[..C]:.564_:C<.... (0.007)     |
  10   (0.006) ....>C:.551_:[..G]G-----C[..C]:.563_:C<.... (0.003)     |
  11   (0.004) ....>C:.552_:[..G]G-----C[..C]:.562_:C<.... (0.005)     |
  12   (0.004) ....>C:.553_:[..G]G-----C[..C]:.561_:C<.... (0.004)     |

D-стебель

  22   (0.009) ....>C:.510_:[..G]G-----C[..C]:.525_:C<.... (0.007)     |
  23   (0.007) ....>C:.511_:[..U]U-----A[..A]:.524_:C<.... (0.009)     |
  24   (0.008) ....>C:.512_:[..C]C-----G[..G]:.523_:C<.... (0.013)     |
  25   (0.004) ....>C:.513_:[..U]U-*---G[..G]:.522_:C<.... (0.009)     |

Антикодоновый стебель

  16   (0.005) ....>C:.539_:[..G]G-----C[..C]:.531_:C<.... (0.004)     |
  17   (0.010) ....>C:.540_:[..G]G-----C[..C]:.530_:C<.... (0.007)     |
  18   (0.005) ....>C:.541_:[..C]C-----G[..G]:.529_:C<.... (0.004)     |
  19   (0.003) ....>C:.542_:[..C]C-----G[..G]:.528_:C<.... (0.007)     |
  20   (0.009) ....>C:.543_:[..G]G-----C[..C]:.527_:C<.... (0.006)     |

Структура также стабилизируется не связанными со стеблями взаимодействиями, некоторые из которых неканоничные.

 
  13   (0.005) ....>C:.554_:[..U]U-**--A[..A]:.558_:C<.... (0.003)     |
  14   (0.007) ....>C:.555_:[..U]U-**+-G[..G]:.518_:C<.... (0.008)     x
  26   (0.007) ....>C:.514_:[..A]A-**--U[..U]:.508_:C<.... (0.007)     |
  27   (0.021) ....>C:.515_:[..G]G-**+-C[..C]:.548_:C<.... (0.011)     x
  28   (0.006) ....>C:.519_:[..G]G-----C[..C]:.556_:C<.... (0.002)     +

Стоит заметить, что в этой структуре 8 неуотсоновских пар. Взаимодействия A-U и G-C считаются неканоничными так как из-за поворота сахаро--фосфатного остова водородные связи образуются при парах атомх, не соответствующих общепринятым. То есть в паре U-A связи O2 - N6 и N3 - N7; а у пары C-G O2 - N2 и N3 - N1 

   2   (0.014) ....>C:.502_:[..G]G-*---U[..U]:.571_:C<.... (0.008)     |
  25   (0.004) ....>C:.513_:[..U]U-*---G[..G]:.522_:C<.... (0.009)     | 
  13   (0.005) ....>C:.554_:[..U]U-**--A[..A]:.558_:C<.... (0.003)     |
  14   (0.007) ....>C:.555_:[..U]U-**+-G[..G]:.518_:C<.... (0.008)     x
  15   (0.007) ....>C:.538_:[..A]A-**--C[..C]:.532_:C<.... (0.004)     |
  21   (0.006) ....>C:.544_:[..A]A-**--G[..G]:.526_:C<.... (0.008)     |
  26   (0.007) ....>C:.514_:[..A]A-**--U[..U]:.508_:C<.... (0.007)     |
  27   (0.021) ....>C:.515_:[..G]G-**+-C[..C]:.548_:C<.... (0.011)     x
© Бусыгин Сергей, 2017