ЗАДАНИЕ 1. ПРЕДСКАЗАНИЕ ВТОРИЧНОЙ СТРУКТУРЫ тРНК
Исследована тРНК из структуры 1F7V, цепь B. Для сравнения использовали экспериментальную структуру, определённую ранее с помощью find_pair, поиск инвертированных повторов программой einverted и предсказание вторичной структуры по алгоритму Зукера в ViennaRNA.
Последовательность тРНК 1F7V
UUCCUCGUGGCCCAAUGGUCACGGCGUCUGGCUACGAACCAGAAGAUUCCAGGUUCAAGUCCUGGCGGGGAAGCCA
Упражнение 1. Предсказание с помощью einverted
Наиболее чистый результат был получен при параметрах: gap = 12, threshold = 8, match = 3, mismatch = −6. При этих параметрах были найдены антикодоновый и T-стебель, по 5 канонических пар каждый.
Упражнение 2. Предсказание с помощью ViennaRNA
Для структуры с минимальной свободной энергией получено MFE = −26.8 ккал/моль.
Dot-bracket: ((((((((((((....))))))....(((((.......))))).....(((((.......))))).))))))....
Сравнение реальной и предсказанных структур
| Участок структуры | find_pair | einverted | ViennaRNA |
|---|---|---|---|
| Акцепторный стебель | 1–7 ↔ 72–66 | не найден | 1–6 ↔ 72–67 |
| D-стебель | 10–13 ↔ 25–22 | не найден | 7–12 ↔ 22–17 |
| T-стебель | 49–53 ↔ 65–61 | 49–53 ↔ 65–61 | 49–53 ↔ 65–61 |
| Антикодоновый стебель | 27–31 ↔ 43–39 | 27–31 ↔ 43–39 | 27–31 ↔ 43–39 |
| Общее число канонических пар | 21 | 10 | 22 |
Вывод. Оба метода правильно предсказывают антикодоновый и T-стебель. ViennaRNA также воспроизводит акцепторный и D-подобный участки, однако их границы отличаются от экспериментальной структуры. einverted при выбранных параметрах даёт более консервативное предсказание без ложных дополнительных стеблей.
ЗАДАНИЕ 2. ПОИСК ДНК-БЕЛКОВЫХ КОНТАКТОВ В СТРУКТУРЕ 1RIO
Для анализа использован комплекс 1RIO: цепи ДНК U и T и белковая цепь H.
Упражнение 1. Множества атомов
В PyMOL были определены множества атомов кислорода 2'-дезоксирибозы (set1), кислорода фосфатных групп (set2) и азота азотистых оснований (set3).
| Множество | Описание | Число атомов |
|---|---|---|
| ДНК | цепи U и T | 1169 |
| Белок | цепь H | 510 |
| set1 | атомы O 2'-дезоксирибозы | 162 |
| set2 | атомы O фосфатных групп | 104 |
| set3 | атомы N азотистых оснований | 205 |
Упражнение 2. Контакты белка с ДНК
Полярными считали атомы O и N, неполярными — C, P и S. Полярный контакт учитывался при расстоянии менее 3.5 Å, неполярный — менее 4.5 Å.
| Контакты атомов белка с | Полярные | Неполярные | Всего |
|---|---|---|---|
| остатками 2'-дезоксирибозы | 0 | 12 | 12 |
| остатками фосфорной кислоты | 9 | 11 | 20 |
| остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки | 5 | 19 | 24 |
| остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки | 0 | 1 | 1 |
| Всего | 14 | 43 | 57 |
Резюме. Больше всего контактов обнаружено с азотистыми основаниями со стороны большой бороздки — 24. Далее следуют контакты с фосфатными группами — 20. Со стороны малой бороздки найден только один контакт. Таким образом, значительная часть взаимодействий белка с основаниями приходится на большую бороздку.
ЗАДАНИЕ 2. УПРАЖНЕНИЯ 3–4. NUCPLOT И АНАЛИЗ АМИНОКИСЛОТНЫХ ОСТАТКОВ
Упражнение 3. Схема ДНК-белковых контактов
Для цепей H, U и T была построена схема ДНК-белковых контактов с помощью NUCPLOT.
На схеме отмечены остатки Ser377, Arg379, Arg387, Thr397, Leu398, Glu399, Thr408, Arg409, Glu410, Arg411, Gln414 и Asn417.
Упражнение 4. Анализ остатков
На схеме многократно встречаются Thr397 и Glu399; они являются основными кандидатами на остатки с наибольшим числом показанных контактов с ДНК.
Для последовательностно-специфического распознавания наиболее значимыми являются контакты с основаниями в большой бороздке. В области σA region 4 белок распознаёт промоторную ДНК именно через большую бороздку; среди остатков, показанных на схеме 1RIO, в качестве кандидата для такого распознавания выбран Arg409.