Учебный сайт Сергея Пушкарева

Навигация по сайту:

A- и В- формы ДНК. Структура РНК

Задание 1. Программа fiber пакета 3DNA

С помощью программы fiber были сгенерированы дуплексы A-DNA, B-DNA и Z-DNA длиной 20 пар нуклеотидов:

Структура Последовательность Файл
A-DNA (GATC)5 Тык
B-DNA (GATC)5 Пык
Z-DNA (GC)10* Мык

*Возможное объяснение того, что в Z-форму входят только С и G в том, что поскольку Z-форма менее устойчива чем А- и B- формы[S. Neidle, Principles of Nucleic Acid Structure, doi: 10.1016/B978-0-12-369507-9.X5001-8, p.68-69.], поэтому можно предположить, что в ее состав могут входить только нуклеотиды, которые формируют три водородные связи.

Задание 2. Расположение цитозина в экспериментальной структуре. Характеристики различных форм спирали ДНК

Рассматривалось расположение цитозина 9 в А-цепи A-формы ДНК (PDB-ID кристаллической структуры 3v9d). На рисунке ниже атомы, обращенные в сторону большой бороздки, покрашены красным, в сторону малой — синим.

Рис. 1. Цитозин 9 из А-цепи 3v9d. Нумерация атомов соответсвует обозначениям в файле PDB.

В сторону большой бороздки обращены атомы С4, N4, С5, С6.

В сторону малой бороздки обращены атомы N1, C2, O2, N3.

Были проанализированы экспериментальные структуры А-(3v9d), B-(1bna) и Z-(1tne) форм ДНК:

А-форма B-форма Z-форма
Тип спирали Правая Правая Левая
Шаг спирали (Å) 29.74 32.48 —**
Число оснований на виток 11 10 —**
Ширина большой бороздки 11.21(Цитозин) 16.72(Аденин) 8.19(Гуанин)
Ширина малой бороздки 15.12(Цитозин) 8.90(Тимин) 15.72(Цитозин)

**Слишком маленький фрагмент, чтобы оценить.

Задание 3. Структура тРНК

Торсионные углы

С помощью find_pair и analyze пакета 3DNA была получена информация о структуре пролиновой(CGG) тРНК(PDB-ID: 1H4S). Данные о торсионных углах тРНК и различных форм ДНК были проанализированы с помощью MS Excel(ссылка на файл). Было выяснено, что по геометрии дуплексы тРНК больше всего похожи на А-форму ДНК, что соответсвует представлениям о предпочтительности этой формы для двухцепочечной РНК. Ту же информацию можно было найти и в файле "1H4S_old.out" выдачи analyze для нашей структуры.

Рис. 2. Фрагмент файла 1H4S_old.out. Присвоенную каждому динуклеотиду форму можно найти в крайнем правом столбце.

Стебли тРНК

Согласно сайту 3DNA, в состав стебля могу входить только канонические или wobble пары, будем иметь это в виду. Ниже схематично представлена последовательность тРНК, стебли выделены цветом. Пара 49G-U65 является wobble-парой, поэтому она входит в стебель.

4G-----C69
5G-----C68
6A-----U67
7G-----C66
49G-*---U65
50C-----G64
51U-----A63
52G-----C62
53G-----C61
54[5MU]-**--G58
55[PSU]-**+-G18
38A-----U32
39C-----G31
40G-----C30
41A-----U29
42G-----C28
43G-----C27
44G-**--A26
10G-----C25
11C-----G24
12G-----C23
13C-----G22
14A-**--U8
15G-**+-C48
19G-----C56

Пары 54[5MU]-G58 и 55[PSU]-G18 образованы неканоническими основаниями: тимином и псевдоуридином. Пара 44G-A26 является парой двух пуринов, в паре 14A-U8 аденин образует водородную связь атомом N7, пара 15G-C48 является обратной Уотсон-Криковской. Таким образом, перечисленные пары являются неканоническими. Дополнительно третичную структуру стабилизирует изолированная каноническая пара 19G-C56.

Стекинг-взаимодействия

С помощью программы stack2img были построены изображения лучшего и худшего стекинг-взаимодействий в молекуле тРНК.

Рис. 3. Лучшее стекинг-взаимодействие. Т54 = [5MU]54. Площадь перекрывания азотистых оснований 13,24Å2.
Рис. 4. Худшее стекинг-взаимодействие. С66 вообще не участвует в стекинге. Площадь перекрывания азотистых оснований 2,63Å2.

© Пушкарев Сергей, 2018