Комплексы ДНК-белок и вторичная структура РНК

Задание 1

Упражнение 1

Для работы с программой einverted из базы данных PDB была взята последовательность тРНК, входящей в структуру PDB ID: 1o0b. На вход программе был дан текстовый файл с последовательностью нуклеотидов (первый нуклеотид - урацил - был удален из последовательности, так как его нет в pdb-файле). Параметр treshold был выбран равным 0, так как при значени этого параметра по умолчанию программа не находит инвертированных участков. В результате был получен следующий файл, в котором содержится один комплементарный участок, относящийся к акцепторному стеблю тРНК. Программа find_pair по сравнению с einverted смогла найти большее количество водородных связей и комплементарных учатков, в то время как einverted нашла только один компементарный участок (см. Табл.1).

Упражнение 2

С помощью следущей команды было выполнено предсказание вторчной структуры РНК по алгоритму Зукера.

export PATH=${PATH}:/home/preps/golovin/progs/bin
cat 1o0b_trna.fasta | RNAfold --MEA

Результаты работы алгоритма были получены в виде картинки (Рис.1), на которой изображена вторичная структура данной тРНК.
Сравнение всех подходов к предсказанию вторичной структуры РНК представлено в Таблице 1.

Рисунок 1. Вторичная структура тРНК, полученная из еепоследовательности с помощью алгоритма Зукера.

Таблица 1.Сравнение результатов предсказания с помощью find_pair, einverted и алгоритма Зукера.

	Позиции в структуре (по результатам find_pair)	Результаты предсказания с помощью einverted	Результаты предсказания по алгоритму Зукера
Акцепторный стебель	5'-902-907-3' 5'-966-971-3' Всего 6 пар	предсказано 6 пар из 6 реальных	предсказано 6 пар из 6 реальных
D-стебель	5'-910-912-3' 5'-923-925-3' Всего 3 пары	-	предсказано 3 пар из 3 реальных
T-стебель	5'-949-953-3' 5'-961-965-3'	-	предсказано 5 пар из 7 реальных
Антикодоновый стебель	5'-926-933-3' 5'-937-944-3' Всего 8 пар	-	предсказано 5 пар из 5 реальных
Общее число представленных в стеблях канонических пар нуклеотидов	18	6	19

Задание 2

Упражнение 1

В данном упражнении было необходимо найти и посчитать различые виды связей между атомами белка и ДНК в структуре PDB ID: 1P47. Сперва для дальнйших расчетов нужно было определить множества атомов, удоволетворяющих определенным условиям. По данной ссылке можно ознакомиться со скриптом, орпеделяющим нужные меожества атомов. Также необходимо было написать скрипт, демонстрирующий ДНК и обозначенные атомы.

Упражнение 2

В Таблице 2 представленны подсчитанные с помощью скрипта различные виды связей ДНК-белок. Из представленных данных можно сделать вывод, что больше всего взаимодействий ДНК-белок в структуре 1P47 возникает в области большой бороздки, что можно было бы предположить, вглянув на форму белка, который "ложится" вдоль большой бороздки (представленный белок как раз имеет мотив так называемых "Цинковых пальцев", который ответственнен за взаимодейтсвие с молекулами нуклеиновых кислот).

Таблица 2.Различные виды связей ДНК-белок.

Контакты атомов белка с	Полярные	Неполярные	Всего
остатками 2'-дезоксирибозы	2	34	36
остатками фосфорной кислоты	19	21	40
остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки	25	83	108
остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки	0	1	1

import py3Dmol as p3d
v = p3d.view(query='pdb:1p47')
v.setStyle({'background':{'color':'black'}})
v.setStyle({'cartoon':{'color':'spectrum'}})

You appear to be running in JupyterLab (or JavaScript failed to load for some other reason). You need to install the 3dmol extension:
jupyter labextension install jupyterlab_3dmol

<py3Dmol.view at 0x2600d750f10>

Упражнение 3

В данном упражнении было неоходимо получить схему ДНК-белковых контактов с помощью программы nucplot.

Рисунок 3. Схема ДНК-белковых контактов в структуре 1p47

Упражнение 4

Наибольшее количество непосредственных контактов с ДНК имеют остатки Arg124 (Рис.3) и Arg146.

Рисунок 3. Взаимодействие ДНК с остатком Arg124

Большой вклад в распознавание ДНК по всей видимости вносит не отдельный остаток, а их совокупность, так можно видеть что в белке большинство остатков аргинина связано непосредственно с гуанином в большой бороздке (Рис.4)

Рисунок 4. Взаимодействие ДНК с остатками Arg124 и Arg146