Varyaaas
  • Главная
  • Обо мне
  • Семестры
      1 семестр (I курс) 2 семестр (I курс) 3 семестр (II курс)
  • ФББ МГУ

Вторичная структура tRNA. DNA-белковые комплексы


1. Предсказание вторичной структуры заданной tRNA

В этом задании было необходимо сравнить выдачи программ einverted, RNAfold и ранее использованной find_pair для предсказания вторичной структуры RNA. Последовательность RNA для einverted была получена со страницы PDB и записана в файл 1H4S_trna.fasta название последовательности я убрала для удобства.


Далее была исполнена следующая команда:
einverted 1H4S_trna.fasta -gap 2 -thr 8 -match 3 -mis -2 -outfile emboss_1H4S.inv -outseq emboss_1H4S.fasta

Полученные файлы можно посмотреть здесь:

  • emboss_001.inv
  • emboss_001.fasta
Рис. 1. Cтруктурa RNA, предсказанная ViennaRNA.

В таблице 1 приведено сравнение результатов работы трёх программ.

Таблица 1. Сравнение предсказаний структуры тРНК

Участок структуры Позиции в структуре (find_pair) Результаты предсказания с помощью einverted Результаты предсказания по алгоритму Зукера (RNAfold)
Акцепторный стебель
5'-4-7-3'
5'-66-69-3'
4 пары
Предсказано 7 из 4 пар
5'-1-7-3'
5'-66-72-3'
Предсказано 7 пар
D-стебель
5'-10-13-3'
5'-22-25-3'
4 пары
Предсказано 0 из 4 пар
5'-10-13-3'
5'-23-26-3'
Предсказано (0)4 пары из 4, тк пары смещены
T-стебель
5'-49-53-3'
5'-61-65-3'
5 пар
Предсказано 0 из 5 пар
5'-49-53-3'
5'-61-65-3'
Предсказано 5 пар из 5
Антикодоновый стебель
5'-38-44-3'
5'-26-32-3'
(7 пар)
Предсказано 0(5) из 7 пар (пары смещены)
5'-28-34-3'
5'-38-44-3'
Предсказано 0(7) пар из 7 (пары смещены)
Общее число канонических пар нуклеотидов 19 26 23

2. Поиск ДНК-белковых контактов в заданной структуре

В данном упражнении было необходимо определить следующие множества атомов в Jmol: кислорода 2'-дезоксирибозы (set1), кислорода в остатке фосфорной кислоты (set2), азота в азотистых основаниях (set3).

  • Cкрипт с определением множеств
  • Скрипт, последовательно отражающий структуры

Для описания контактов разной природы был написан скрипт, в котором укзаано, какие атомы считать полярными и неполярными. Далее последовательно было использовано несколько команд select (атомы покрашены в цвета для удобства), определяющих следующие взаимодействия:
1) "полярные" (азот, кислород) атомы ДНК и белка, расположенные на расстоянии не более 3.5 Å;
2) "неполярные" (углерод, фосфор, сера) атомы ДНК и белка, расположенные на расстоянии не более 4.5 Å.

Результаты поиска приведены в таблице 2.

Контакты атомов белка с Полярные Неполярные Всего
остатками 2'-дезоксирибозы 2 8 10
остатками фосфорной кислоты 10 2 12
остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки 8 14 22
остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки 0 0 0

Можно заметить, что среди контактов белка с остатками сахара преобладают неполярные; это можно объяснить тем, что в остатке дезоксирибозы больше углерода, чем кислорода. Аналогично объясняются и преимущественно полярные взаимодействия фосфатных остатков.

Далее нужно было получить схему ДНК-белковых контактов. Для этого я перевела PDB в старый формат записи и далее воспользовалась nucplot:
remediator --old 1MHD.pdb > 1MHD_old.pdb
nucplot 1MHD_old.pdb

Полученный документ в формате Postscript я перевела в JPG. Результаты на рис. 2.

На полученной схеме нужно было выбрать и показать с помощью Jmol:

  • Аминокислотный остаток с наибольшим числом указанных на схеме контактов с ДНК - это Leu71 (как один из остатков с наибольшим числом взаимодействий - 2)
  • Аминокислотный остаток, по моему мнению, наиболее важный для распознавания последовательности ДНК. Я считаю, что это Arg74 цепи A, так как этот остаток, по-видимому, образует две водородные связи с Gua2004(D) (доноры водорода - атомы NH1 и NH2 остатка аргинина, акцепторы водорода - атомы N7 и O6 остатка дезоксигуанозинфосфата), а значит, это позволяет белку относительно надёжно и специфично узнавать определённое азотистое основание (гуанин).что может играть значительную роль в распознавании последовательности.
Рис. 2. Выдача nucplot.

Сами контакты были визуализированны с помощью JMol.

Рис. 3. Контакты с Leu71(A) с фосфатным остатком в составе ДНК.
Рис. 4. Контакты с Arg74(A) с Gua2004(D) с возможностью образования двух водородных связей.