Практикум 4

Задание 1

Упр.1.

С помощью программы einverted пакета EMBOSS я нашел в последовательности заданной тРНК (PDB ID 1O0B) инвертированные участки. Мне удалось найти 2 разных набора параметров, при которых выдача программы соответствовала реальным координатам стеблей. Однако таким образом получилось предсказать лишь 2 стебля из 4 (и только по одному за раз).

Запуск 1:

! einverted -sequence rna.seq -gap 12 -threshold 10 -match 3 -mismatch -3 -outfile outfile -outseq seqout

Запуск 2:

! einverted -sequence rna.seq -gap 50 -threshold 43 -match 7 -mismatch -6 -outfile outfile1 -outseq seqout1

Упр.2.

Далее вторичная структура той же тРНК бала предсказана с помощью ViennaRNA (Рис. 2). Результаты сравнения полученных предсказаний отражены в таблице:

Участок структуры	Позиции в структуре (по результатам find_pair)	Результаты предсказания с помощью einverted	Результаты предсказания по алгоритму Зукера
Акцепторный стебель	[G]902/[C]971-[A]907/[U]966; 6 п.о.	Координаты предсказаны верно	Координаты предсказаны верно
D-стебель	[G]910/[C]925-[C]912/[G]923; 3 п.о.	Нет предсказания	Координаты предсказаны верно
T-стебель	[C]949/[G]965-[G]953/[C]961; 5 п.о.	Нет предсказания	Координаты предсказаны верно
Антикодоновый стебель	[A]937/[U]933-[C]944/[A]926; 8 п.о.	[G]936/[C]934-[G]943/[C]927; 7 п.о.	[U]939/[A]931-[G]943/[C]927; 5 п.о.
Общее число канонических пар нуклеотидов в стеблях	18	13 (12 предсказаны верно)	18** (все предсказаны верно)

** Одна из пар G-C, предсказаных по алгоритму Зукера, является согласно find_pair неканонической. Ее я в данном случае не учитывал.

Задание 2

Далее я буду работать со структурой PDB ID 1P47.

Ссылки на написанные скрипты:

Ссылка на скрипт с определением множеств атомов ДНК.
Ссылка на скрипт со сменой отображений структуры.
Ссылка на скрипт с определением множеств полярных и неполярных атомов.
Ссылка на файл с командами для подсчета взаимодействий.

Упр.1.

Сначала был создан скрипт с определением множеств атомов set1, set2 и set3, после этого я написал скрипт, последовательно отображающий эти множества.

Упр.2.

Для определения множеств полярных и неполярных атомов белка и различных остатков в составе ДНК я написал скрипт define_p_np.spt. Затем, используя отдельные команды select в консоли JMol (Рис. 3), я получил количество контактов разных типов.

консоль — **Рис. 3.** Пример выдачи команд для подсчета взаимодействий

Результаты выполнения команд я представил в виде таблицы:

Контакты атомов белка с	Полярные	Неполярные	Всего
остатками 2'-дезоксирибозы	4	50	54
остатками фосфорной кислоты	33	34	67
остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки	62	81	143
остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки	0	2	2

Полученные данные говорят о том, что в структуре 1P47 белок связывается с ДНК со стороны больной бороздки. Также можно предположить, что это взаимодействие является специфичным по потношению к последовательности ДНК (число контактов с большой бороздкой, несущей наибольшее количество информации о последовательности, превышает число контактов с оставом и с малой бороздкой). При этом неполярные взаимодействия (дисперсионные взаимодействия, гидрофобный эффект) являются более многочисленными, чем полярные.

Упр.3.

С помощью программы nucplot я получил отображение контактов между ДНК и белком (Рис. 4).

контакты — **Рис. 4.** Популярное изображение контактов между ДНК и белком

Наибольшее количество непосредственных контактов с ДНК образуют остатки Arg124 и Arg146 (2 водородные связи). Некотрые другие остатки также участвуют в образовании 2 водородных связей, однако хотя бы 1 из них является частью водяного мостика (то есть, эти остатки взаимодействуют с ДНК не напрямую, а через посредство молекулы воды). Для одного из них, Ser145, я решил получить детальное изображение (Рис. 5, водородные связи обозначены измерениями).

Судя по полученной схеме, в распознавании последовательности ДНК, вероятно, участвуют остатки Arg124, Arg146, His149, Arg174, Asp176, Arg180 и Lys183. По моему мнению, наиболее важную роль играют Arg124 и Arg146, каждый из которых образует 2 водородные связи с гуанином в составе ДНК, способствуя эффективному распознаванию этого азотистого основания. Детальное изображение я получил для остатка Arg146 (Рис. 6).