Занятие 8. Структура тРНК
1. Данный PDb код: 1ML5
ТРНК, находящаяся в файле 1ML5 - TRNA(PHE)
Файл 1ML5
помимо ТРНК содержит большое кол-во рибосомальных единиц с различными
константами седиментации.
2. Последовательность T-RNA(PHE):
C G G A U U U A 2MG C U C A G H2U H2U G G G A G A G C M2G
C C A G A OMC U OMG A A YG A PSU 5MC U G G A G 7MG U C 5MC U G U
G 5MU PSU C G 1MA U C C A C A G A A U U C G C A C C A
(нумерация с 1-76, цепь B)
Нестандартые нуклеотиды:
2MG 2N-METHYLGUANOSINE-5'-MONOPHOSPHATE
H2U 5,6-DIHYDROURIDINE-5'-MONOPHOSPHATE
M2G N2-DIMETHYLGUANOSINE-5'-MONOPHOSPHATE
OMC O2'-METHYLYCYTIDINE-5'-MONOPHOSPHATE
OMG O2'-METHYLGUANOSINE-5'-MONOPHOSPHATE
YG WYBUTOSINE
PSU PSEUDOURIDINE-5'-MONOPHOSPHATE
5MC 5-METHYLCYTIDINE-5'-MONOPHOSPHATE
7MG 7N-METHYL-8-HYDROGUANOSINE-5'-MONOPHOSPHATE
5MU 5-METHYLURIDINE 5'-MONOPHOSPHATE
1MA 6-HYDRO-1-METHYLADENOSINE-5'-MONOPHOSPHATE
3. Анализ структуры trna программой find_pair. В исследуемой
структуре тРНК, обнаруженно
4 стебля, длины которых составляет для красной 6 пар оснований,
зеленой 4 пары оснований, для синей 7 пар оснований, а для оранжевой 5 пар. На последовательности ТРНК
стебли отмечены разными цветами:
CG G A U U U A 2MGC U C A
G H2U H2U G G
G A G A G C M2G C C A G A OMC
UOMG A A YG A PSU
5MC U G G A G 7MG U C 5MC U G U G 5MU
PSU C G 1MA U C CA C A G AU U C G C A A C C A
Можно также заметить характерные черты для каждой тРНК, относящиеся и к данной:
1)Акцептороное плечо - A C C A
2)Дигидроуридиловая петля - G H2U H2U G G G A G
3)Возможно анткодоновая петля - OMG A A YG A
4)Добавочная петля -7MG U C 5MC
5)Псевдоуридиловая петля - PSU C G 1MA U C C
Рисунок, отображающий структуру trna и расположенные на ней спирали.
На участке спирали показанны 3' и 5' концевые нуклеотидные кислоты: 
Cкрипт с помощью которого был получен рисунок:
select all
backbone 150
color black
select *.p and (10-13:B,22-25:B)
color green
select 22:b and *.P
label %n%r
select 25:b and *.P
label %n%r
select 10:b and *.P
label %n%r
select 13:b and *.P
label %n%r
select *.P and (2-7:B,66-71:b)
color red
select 2:b and *.P
label %n%r
select 66:b and *.P
label %n%r
select 71:b and *.P
label %n%r
select (26-32:b,38-44:b)
color blue
select 26:b and *.P
label %n%r
select 38:b and *.P
label %n%r
select (49-53:b,61-65:b)
color orange
select 49:b and *.P
label %n%r
select 61:b and *.P
label %n%r
background white
А)Водородные связи между основаниями, не сводящийся к Уотсон-Криковскому спариванию комплементарных оснований.
Рисунок(см. ниже) представляет водородные взаимодействия между атомом O= гуанина и NH- группой аденина(NH - входит в малое кольцо пуринового основания). Как видно из рисунка расстояние между группой NH- (синий цвет) и О= (красный цвет) расстояние менее 3.5 ангстрем, что подходит под длину водородной связи.
Рисунок(см. ниже) представляет водородные взаимодействия между атомом O= гуанина и NH2- группой гуанина.
Вообщем не так много водородных связей между основаниями, не сводящиеся к Уотсон-Криковскому спариванию, что говорит том, что это лишь исключения, подтверждающие правило. Что не удивительно, т.к. при подсчете энергии, наиболее стабильными оказываются пары по Уотсон-Крику.
Б)Внеспиральное стекинг-взаимодействия между основаниями.
Представлены ниже рисунок показывает внеспиальное стэкинг взаимодействие, между аденином 35 и 36.
Наиболее энергитически благоприятное стэкинг взаимодействие между аденинами, т.к. только пуириновое кольцо аденина образует 4 двойные связи.
4.Аргументированно объясните, на какую из форм ДНК похожи спирали РНК. Данная форма РНК похожа на А-форму, т.к спиралm правозакрученная, число оснований приходящихся на виток равно 11. (что видно из рисунка представленого ниже, атомы фосфора, входящие в виток, помеченны красным цветом)
5. Программа einverted из пакета EMBOSS
Файл выдачи программы можно найти здесь
Пограмма обнаружила при обращении цепи РНК, данные участки комплиментарных оснований:
>_21_30
gagcgccaga
>_38_47
tctggaggtc
>_48_52
ctgtg
>_60_64
cacag
Как видно лишь некоторые участки попадают в лупы, найденный по средствам find_pair.
Программа абсолютно бессмысленная по сравнению с find_pair , т.к. на вход подается последовательность НК, которая обращается и выравнивается обращенная относительно нормальной локально. Естественно, что возможно предсказание стеблей и шпилек и петлей, но очень и очень утрированный механизм при воссоздании даже двухмерной структуры. Т.к. пары Уотсона-Крика могут по разному взаимодействовать друг с другом(Е взаимодействия будут различны) при разном окружении. Например взаимодействие пары G-C не будет одним же, как при соседних парах A-G или G-C. Так, что при создании хотя бы двухмерной структуры нужен более мощный механизм.
6.Анализ последовательности тРНК программой mfold.
Предсказание вторичной структуры, максимально близкой к реальности.
При запуске mfold со значением параметра P=0 и со стандартным значением 5%, ничего похожего на правду не получилось. Программа выдала три структуры, отдаленно похожие на тРНК. При значении параметра p=15, программа выдает структуру наиболее похожую на тРНК, наблюдаются небольшие сходства с результатом программы find_pair. Такие например, как существование четырех стеблей и небольшие сходства с теми какие основания находятся в стеблях, а какие нет. НО результат программы mfold на этом перестает быть похожим на тРНК. Основные проблемы: остутсвие акцептороного плеча; очень маленькая длина стеблей, которая не смогла бы поддерживать такую трехмерную структуру в реальности; и отсутсвие модифицированных оснований. Хотя программа и рассчитывала существования данной структуры через энергии взаимодействия различных ПАР оснований, но всеже ее результат представляет малую ценность. Не учтены взаимодействия: за счет возникновения сближенных учатсков цепи в пространстве, которые образуют друг с другом связи из-за чего данная структура становится устойчивой.
Возможно, если бы рассчет энергии производился как единого целого, а не только ПАР оснований, которые непосредствено контактируют, можно было бы говорить о реальной структуре.
