Учебный сайт Сергея Пушкарева

Навигация по сайту:

Предсказание вторичной структуры тРНК. Комплексы ДНК-белок

Задание 1. Предсказание вторичной структуры тРНК (из структуры PDB 1H4S)

С помощью программы EMBOSS einverted, запущенной с измененными опциями (gar penalty = 0, Score threshold = 0), нашли инвертированные повторы в последовательности тРНК:

1H4ST: Score 104: 25/25 (100%) matches, 21 gaps
      1 cggggagtagc--gcag-c----ccggtagcg---cacctcgtt-c 35      
||||||| | |  | |  |    ||   ||||   | ||||| | |
73 gcccctc-t-gacc-t-agacttgg---tcgcgggg-ggagc-agg 37

С помощью RNAfold получили предсказание вторичной структуры по алгоритму Зукера:

Структура РНК, полученная с помощью RNAfold.

В таблице ниже приведено насколько точно программы einverted и RNAfold воспроизводят результаты find_pair.

Участок структуры Позиции в структуре (по результатам find_pair) Результаты предсказания с помощью einverted Результаты предсказания по алгоритму Зукера
Акцепторный стебель 5'-4-7-3'
5'-66-69-3'
Всего 4 пары		 4 пары из 4 4 пары из 4
D-стебель 5'-10-13-3'
5'-22-25-3'
Всего 4 пары		 1 пара из 4 4 пары из 4
T-стебель 5'-50-53-3'
5'-61-64-3'
Всего 4 пар		 0 пар из 4 4 пары из 4
Антикодоновый стебель 5'-27-32-3'
5'-38-43-3'
Всего 6 пар		 5 пар из 6 6 пар из 6
Общее число канонических пар нуклеотидов в стеблях 18 10 18

Таким образом, RNAfold лучше подходит для предсказания вторичной структуры РНК, чем наивный подход с помощью einverted.

Задание 2. Поиск ДНК-белковых контактов в структуре 1MHD

Поиск контактов

Скрипт с определениями наборов атомов.

Скрипт с последовательным изображением set1, set2 и set3.

Поскольку было указание брать любую цепь белка, описываем контакты ДНК и белка с цепью A.

Контакты атомов белка с Полярные Неполярные Всего
Остатками 2'-дезоксирибозы 1 6 7
Остатками фосфорной кислоты 6 1 7
Остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки 6 10 16
Остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки 0 0 0

Использовавшийся для удобства скрипт.

Суммарно получилось 13 полярных контактов и 17 неполярных.

Nucplot

С помощью nucplot была получена схема контактов ДНК-белок:

Ссылка для скачивания.
Ссылка для скачивания.

Как видно из схем, остатки K81, L71, R74 цепи А и L81 цепи B образуют наибольшее (2) число контактов с ДНК

Очевидно, что для распознавания последовательности ДНК белку необходимо контактировать не с остовом, а с азотистыми основаниями. Также известно, что как правило водородные связи сильнее гидрофобных контактов. Будем ориентироваться на эти два критерия. Остаток R74 из цепи А удовлетворяет этим требованиям, и следовательно важен для распознавания последовательности ДНК.

Контакт R74 из цепи A.

Здесь видно, что аргинин образует две хорошие (менее трех ангстрем между тяжелыми атомами) водородные связи. Такое взаимодействие довольно селективно по отношению к гуанину, так как для взаимодействия с обеими атомами азота аргинина(NH1 и NH2) требуется и атом N7(есть только у пуринов) и атом O6, который есть только у гуанина.

У R74 из цепи B наблюдается похожая картина, но водородные связи не такие хорошие(одну nucplot вообще не отображает). В целом, объяснение тут аналогичное. Поскольку цепи А и В у нас один и тот же белок, то можно смело говорить о важности этого(R74) остатка.

Контакт R74 из цепи B.

© Пушкарев Сергей, 2018