А и В формы ДНК. Структура РНК
Задание 1.
С помощью пакета 3DNA были построены модели
структур A-, B- и Z-формы ДНК. Для определения больших и малых бороздок
структуры были открыты в JMol. В каждой из структур было выбрано основание -
тимин, и для него были определены атомы, обращенные в сторону большой или малой бороздки.
gatc-a.pdb
gatc-b.pdb
gatc-z.pdb
Задание 2. Сравнение структур 3-х форм ДНК с помощью средств JMol
В сторону большой бороздки явно обращены атомы C6, C5, C4, С7 и О4. В сторону малой бороздки
- атомы C2, N2 и O2.
С помощью MarvinSketch было получены изображение основания, где красным цветом выделены атомы,
смотрящие в сторону большой бороздки, а синим в сторону малой.
| Изображение основания в MarvinSketch |
|---|
 |
Сравнение основных спиральных параметров разных форм ДНК
| A-форма | B-форма | Z-форма |
| Тип спирали | правая | правая | левая |
| Шаг спирали (A) | 28.03 | 33.75 | 43.5 |
| Число оснований на виток | 11 | 10 | 12 |
| Ширина большой бороздки (A) | 16.97
([DC]36:B - [DC]8:A) | 17.21
([DC]8:A - [DA]30:В) | 16.08
([DC]12:A - [DC]28:B) |
| Ширина малой бороздки (A) | 9,63
([DT]27:B - [DT]7:A) | 11.69
([DC]36:B - [DG]9:A) | 7.2
([DG]11:A - [DG]41:B) |
Задание 3. Определение параметров структур нуклеиновых кислот с помощью программ пакета 3DNA
Сравнение торсионных углов в структурах А- и В-форм
| Торсионные углы разных форм ДНК в градусах |
|---|
| α | β | γ | δ | ε | ζ | χ |
| A-форма | -51.7 | 174.8 | 41.7 | 79.1 | -147.8 | -75.1 | -157.2 |
| B-форма | -29.9 | 136.3 | 31.2 | 143.3 | -140.8 | -160.5 | -98.0 |
Задание 3. Определение параметров структур нуклеиновых кислот с помощью программ пакета 3DNA
В следующем задании было необходимо сравнить торсионные углы в структурах А-, В- и Z-форм ДНК с
помощью пакета 3DNA. Поскольку на данный момент он работает только со старым PDB форматом,
нужные файлы были предварительно переведены в старый формат программой remediator.
Анализ структур нуклеиновых кислот (А-, В- и Z-форм ДНК, тРНК с PDB ID 1i9v и ДНК с PDB ID
1mdm) был проведен с помощью программ find_pair и analyze, в результате
работы которых был получен ряд файлов с описанием различных структурных параметров. Интересующие
нас данные, а именно значения торсионных углов и параметры водородных связей, находятся в файлах
формата XXXX.out.
Средние значения каждого из торсионных углов (без рассмотрения краевых нуклеотидов)
были найдены в программе Excel.
Таблица с вычислениями
Средние значения торсионных углов в градусах
| α | β | γ | δ | ε | ζ | χ |
| A-форма | -51.7 | 174.8 | 41.7 | 79.1 | -147.8 | -75.1 | -157.2 |
| B-форма | -29.9 | 136.3 | 31.2 | 143.3 | -140.8 | -160.5 | -98.0 |
| тРНК (PDB ID 1i9v) | -55.0 | 107.1 | 64.7 | 84.2 | -144.2 | -75.5 | -148.5 |
| ДНК (PDB ID 1mdm) | -47.3 | 0.6 | 33.4 | 139.6 | -70.3 | -95.4 | -108.9 |
Исследуемая структура тРНК наиболее близка к А-форме.
Наиболее "деформированный" нуклеотид в тРНК - 24 цитозин первой цепи. Он больше всех отклоняется по торсионному углу
α, а также довольно сильно по углам β и γ.
Структура водородных связей
C помощью файла 1i9v_old.out были определены номера нуклеотидов, образующих стебли (stems) во вторичной структуре
тРНК. Изображение РНК было получены с помощью JMol.
Определить номера нуклеотидов, образующих стебли (stems) во вторичной структуре заданной тРНК
можно на основании данных файла 1i9v_old.out. Такие нуклеотиды в нем идут
по порядку. Изображение РНК было получено с помощью JMol. Красным цветом выделен акцепторный
стебель, зеленым - Т-стебель, синим - D-стебель, фиолетовым - антикодоновый стебель.
Остальные части окрашены в белый.
В таблице справа в теми же цветами выделены соответвующие строки.
В данной тРНК есть дополнительные водородные связи, стабилизирующие третичную
структуру. Они могут образовываться в комплементарных парах
- A:54:[5MU]-[A]:58:A
- A:36:[A]-[U]:33:A
- A:14:[A]-[U]:8:A
- A:15:[G]-[C]:48:A
- A:19:[G]-[C]:56:A
Также присутствуют неканонические пары оснований.
К ним относятся:
- A:...4_:[..G]G-**--U[..U]:..69_:A
- A:..54_:[5MU]t-**--A[..A]:..58_:A
- A:..38_:[..A]A-**--C[..C]:..32_:A
- A:..44_:[..A]A-**--G[..G]:..26_:A
Стекинг-взаимодействия
Для нахождения возможных стекинг-взаимодействий в файле 1i9v_old.out
были найдены данные о величине площади "перекрываний" 2-х последовательных пар азотистых
оснований.
Пара с наибольшим значением:
- 12. Gt/AC 8.29( 3.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 3.56( 0.99) 11.85( 3.99)
Пары с наименьшим значением:
- 13. tA/UA 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00)
- 14. AA/CU 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00)
- 15. AC/GC 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00)
- 20. AG/CG 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00)
- 26. GG/CC 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00) 0.00( 0.00)
Стекинг-взаимодействие наиболее вероятно для самых "перекрывающихся" пар. Для пары с наибольшим
значением перекрывания был найден соответствующий модуль в файле stacking.pdb
, который затем был вырезан в отдельный файл
step12.pdb. C помощью команды stack2img -cdolt было построено изображение в формате .ps
(step12.ps), переведенное затем в .png. Для сравнения было аналогично
построено изображение для одной из пар с минимальной площадью перекрывания.
| Стэкинг-взаимодействия между парами нуклеотидов тРНК c наибольшим перекрытием |
|---|
 |
| Пары нуклеотидов тРНК c меньшим перекрытием |
|---|
 |
© Raldugina Vasilisa 2016 |
