A-, В- и Z- формы ДНК

Задание 1.

В этом практикуме задачей было освоение пакета 3DNA, построение с помощью него трёх форм ДНК и анализ их структур. В случае A- и B-форм последовательности состоят из 20 пар нуклеотидов с повторяющейся последовательностью GATC. В случае Z-формы - последовательность из повторяющихся фрагментов GC.
Ссылки на файлы: А-форма, B-форма, Z-форма.

Задание 2.

Пункт 1.

Рисунок 1. Цитозин

Полученная в задании 1 B-форма ДНК была открыта в Jmol. Для выбранного цитозина нужно было определить, какие атомы смотрят в большую бороздку, а какие - в малую. На рисунке слева представлена структура цитозина с покрашенными красным атомами, смотрящими в сторону большой бороздки и покращенными в синий атомами, смотрящими в сторону малой бороздки. Ниже представлен список атомов по номерам:

В сторону большой бороздки обращены атомы: C₆, C₅, N₄, C₄.
В сторону малой бороздки обращены атомы: N₁, C₂, O₂.

Пункт 2.

Ниже представлена таблица сравнения параметров разных форм ДНК. Ширина бороздок искалась как локальный минимум в ряду расстояний от одного фосфата для ближайших фосфатов комплементарной цепи.

	А-форма	B-форма	Z-форма
Тип спирали	Правая	Правая	Левая
Шаг спирали (А)	28,0	33,7	43,0
Число оснований на виток	11	10	12
Ширина большой бороздки	7,98 [DC]24:B.P #474 - [DT]11:A.P #208	17,21 [DG]5:A.P #83 - [DG]33:B.P #657	18,30 [DC]12:A.P #228 - [DC]26:B.P #515
Ширина малой бороздки	16,81 [DA]10:A.P #187 - [DG]33:B.P #657	11,69 [DG]13:A.P #247 - [DC]32:B.P #638	9,87 [DG]11:A.P #206 - [DC]34:B.P #679 7,20 [DG]13:A.P #247 - [DG]31:B.P #616

Для наглядности ниже представлены рисунки с измерениями ширин бороздок.


Рисунок 2. А-форма	Рисунок 3. B-форма	Рисунок 4. Z-форма

Задание 3

Пункт 1.

В данном упражнении мне была дана структура тРНК (PDB ID: 1F7U). C помощью программ программ find_pair и analyze были получены данные о торсионных углах этих структур. Далее с помощью программы Exсel были посчитаны средние значения торсионных углов. Средние результаты торсионных углов А-формы ДНК (PDB ID: 3V9D), B-формы (PDB ID: 1BNA) и Z-формы (PDB ID: 1TNE) сравнивались со средними значениями торсионных углов заданной тРНК (PDB ID: 1F7U) (был найден модуль разности средних значений). В результате анализа данных (см. таблицу ниже) было установлено, что по значениям торсионных углов тРНК больше всего напоминает A-форму ДНК.

	α	β	γ	δ	ε	ζ	χ
Strand I
тРНК	-40,18	56,41	57,29	90,27	-143,64	-64,58	-143,97
A-форма ДНК	-36,84	66,57	33,96	83,56	-131,98	-72,10	-164,53
Разница с тРНК	3,34	10,16	23,33	6,71	11,66	7,52	20,56
Среднее значение разницы	11,897
В-форма ДНК	-64,04	71,18	65,52	125,45	-2,12	-79,19	-115,98
Разница с тРНК	23,86	14,77	8,23	35,18	141,52	14,61	27,99
Среднее значение разницы	38,02
Z-форма ДНК	46,52	-95,62	-0,98	121,13	-118,36	42,24	-49,45
Разница с тРНК	86,7	152,03	58,27	30,86	25,28	106,82	94,52
Среднее значение разницы	79,21
Strand II
тРНК	-39,48	31,90	46,01	88,90	-146,24	-77,57	-157,36
А-форма ДНК	-41,45	34,02	32,83	86,88	-160,23	-71,53	-115,25
Разница с тРНК	1,97	2,12	13,18	2,02	13,99	6,04	42,11
Среднее значение разницы	11,63
В-форма ДНК	-61,56	75,15	53,48	120,01	56,85	-72,25	-118,53
Разница с тРНК	22,08	43,25	7,47	31,11	203,09	5,32	38,83
Среднее значение разницы	50,16
Z-форма ДНК	46,54	-95,64	-0,97	121,13	-118,34	42,22	-49,43
Разница с тРНК	86,02	127,54	46,98	32,23	27,90	119,79	107,93
Среднее значение разницы	78,34

Пункт 2.

Рисунок 5. Stems structure

В данной структуре тРНК (PDB ID: 1F7U) было обнаружено 4 стебля:
I) 901 - 907 нуклеотиды (Strand I) / 966 - 972 нуклеотиды (Strand II)
II) 949 - 953 нуклеотиды (Strand I) / 961 - 965 нуклеотиды (Strand II)
III) 939 - 942 нуклеотиды (Strand I) / 928 - 931 нуклеотиды (Strand II)
IV) 910 - 912 нуклеотиды (Strand I) / 923 - 925 нуклеотиды (Strand II)

Неканонические пары оснований:
[PSU]P-**--A[..A]
[..U]U-*---G[..G]
[5MU]t-**--a[1MA]
[PSU]P-**+-G[..G]
[..A]A-**--P[PSU]
[..A]A-**--g[M2G]
[..C]C-**--C[..C]
[..A]A-**--U[..U]
[..A]A-**+-U[..U]

В cтруктуре тРНК присутствуют участки, стабилизирующие третичную структуру посредством дополнительных водородных связей в молекуле. В данном случае такое взаимодействие показано в строчке 27 на рисунке слева.