Занятие 7. A- и B-формы ДНК

Данная страница может быть отображена некорректно в случае использования браузеров отличных от Mozilla Firefox

С помощью программы fiber пакета 3DNA была построена A- и B-форма дуплекса ДНК, последовательность одной из нитей которого - 4 раза повторенная последовательность "gatc". Структуру дуплекса в А-форме сохранена в файле gatc-a.pdb, а структуру дуплекса в В-форме сохранена в файле gatc-b.pdb.

Результат анализа двух данных структур, а так же структуры из файла dna9.pdb, при помощи Rasmol приведен в нижележащей таблице. Измерение ширины большой и малой бороздок проводилось от атома фосфора шестого по счету нуклеотида цепи А.

	A-форма	B-форма	Файл dna9.pdb
Тип спирали (правая или левая)	правая	правая	правая
Шаг спирали (Å)	28.03	33.75	31.27
Число оснований на виток	11	10	10
Ширина большой бороздки	7.98	17.22	16.86
Ширина малой бороздки	16.81	11.69	13.18

Интересно, что ширина большой и малой бороздок в структуре dna9.pdb различается при измерении её от остатков фосфора разных нуклеотидов, чего не наблюдается в регулярных структурах gatc-a.pdb и gatc-b.pdb. Ясно заметно уменьшение их ширины ближе к середине структуры, и соответственно увеличение по ее концам.

Более всего dna9 напоминает B-форму ДНК, так как у неё:

Не имеется отверстия при наблюдении структуры с торца.
Число оснований на виток равно 10.
Большая бороздка шире малой (в любом участке структуры).

Однако структура dna9 несколько короче B-формы (величина шага спирали занимает промежуточное значение между A- и B-формой).

Был проведен анализ всех трёх структур ДНК, используя программы find_pair и analyze. Ниже приведены результаты сравнения значений конформационно важных торсионых углов (α, β, γ, δ, ε, ζ, χ). Для А- и В-формы значения торсионных углов различных цепей практически совпадают, поэтому в этих случаях приведена информация только об одной из цепей.

dna9
Strand I
base    alpha    beta   gamma   delta  epsilon   zeta    chi
 1 C     ---     ---    -52.1   101.5  -178.7   -74.2  -119.4
 2 G    -72.3  -169.3    38.4   148.8  -160.1  -140.0   -97.0
 3 C    -44.9   130.8    62.0    76.3  -156.8  -105.6  -147.2
 4 G    -32.2   135.5    63.8   113.8  -175.6  -111.9  -115.3
 5 A    -20.6   155.5    31.5   118.7   165.0   -69.6  -103.5
 6 A    -65.9  -143.8    40.0   142.4   167.6   -80.1   -89.3
 7 T    -67.9  -162.4    47.4   124.1  -178.5  -101.2  -107.2
 8 T    -71.0   168.2    74.3   115.3  -173.7   -83.5  -115.1
 9 T    -72.4   172.8    57.7    85.5  -149.7  -106.3  -127.3
10 G    -45.4   165.3    37.0   154.7   -67.0   127.2   -82.3
11 C    -77.8   170.7    29.6   143.6   174.1   -72.0  -101.0
12 G    -72.1  -125.9    17.8   132.4    ---     ---    -78.9

dna9
Strand II
base    alpha    beta   gamma   delta  epsilon   zeta    chi
 1 G    -63.0   172.5    52.6    94.0    ---     ---   -136.2
 2 C    -70.5   138.3    44.0    90.8  -159.9   -79.6  -134.8
 3 G    -54.9  -177.6    50.2   150.1  -115.4   179.4   -81.0
 4 T    -66.7   173.9    55.3    82.5  -164.1   -84.5  -113.6
 5 T    -63.9  -161.6    40.9   137.6  -176.8   -85.3  -100.1
 6 T    -59.6   157.0    62.1    86.8   173.7   -64.9  -132.6
 7 A    -72.2  -152.8    41.6   131.2  -174.5  -103.8   -99.4
 8 A    -79.0  -140.5    56.4   132.0   156.4   -61.3   -95.1
 9 G    -65.2  -176.1    64.9   142.0   150.8   -77.8   -99.3
10 C    -60.7   154.5    64.3    78.5  -174.7   -71.8  -141.0
11 G    -94.4  -140.7    59.0   128.1   178.5  -103.8  -100.8
12 C     ---     ---     64.1   135.3   151.7   -68.6  -108.6

A-форма

base    alpha    beta   gamma   delta  epsilon   zeta    chi
 1 G     ---    174.8    41.7    79.0  -147.8   -75.1  -157.2
 2 A    -51.7   174.8    41.7    79.1  -147.8   -75.1  -157.2
 3 T    -51.7   174.8    41.7    79.1  -147.8   -75.1  -157.2
 4 C    -51.7   174.8    41.7    79.1  -147.8   -75.1  -157.2
 5 G    -51.7   174.8    41.7    79.1  -147.8   -75.1  -157.2
 6 A    -51.7   174.8    41.7    79.0  -147.8   -75.1  -157.2
 7 T    -51.7   174.8    41.7    79.1  -147.8   -75.1  -157.2
 8 C    -51.7   174.8    41.7    79.0  -147.8   -75.0  -157.2
 9 G    -51.7   174.8    41.7    79.1  -147.8   -75.1  -157.2
10 A    -51.7   174.8    41.7    79.1  -147.8   -75.1  -157.2
11 T    -51.7   174.8    41.7    79.1  -147.8   -75.1  -157.2
12 C    -51.7   174.8    41.7    79.1  -147.7   -75.1  -157.2
13 G    -51.7   174.8    41.7    79.1  -147.8   -75.1  -157.2
14 A    -51.7   174.8    41.7    79.1  -147.8   -75.1  -157.2
15 T    -51.7   174.8    41.7    79.1  -147.8   -75.1  -157.2
16 C    -51.7   174.8    41.7    79.1    ---     ---   -157.2

B-форма

base    alpha    beta   gamma   delta  epsilon   zeta    chi
 1 G     ---    136.4    31.1   143.4  -140.8  -160.5   -98.0
 2 A    -29.9   136.3    31.2   143.3  -140.8  -160.5   -98.0
 3 T    -29.9   136.3    31.1   143.3  -140.8  -160.5   -97.9
 4 C    -29.9   136.4    31.1   143.4  -140.8  -160.5   -98.0
 5 G    -29.9   136.3    31.2   143.3  -140.8  -160.5   -98.0
 6 A    -29.9   136.4    31.1   143.4  -140.8  -160.5   -98.0
 7 T    -29.9   136.3    31.2   143.3  -140.8  -160.5   -98.0
 8 C    -29.9   136.3    31.1   143.3  -140.8  -160.5   -97.9
 9 G    -29.9   136.4    31.1   143.4  -140.8  -160.5   -98.0
10 A    -29.9   136.3    31.2   143.3  -140.8  -160.5   -98.0
11 T    -29.9   136.4    31.1   143.4  -140.8  -160.5   -98.0
12 C    -29.9   136.3    31.2   143.3  -140.8  -160.5   -98.0
13 G    -29.9   136.3    31.1   143.3  -140.8  -160.5   -98.0
14 A    -29.9   136.4    31.1   143.4  -140.8  -160.5   -98.0
15 T    -29.9   136.3    31.2   143.3  -140.8  -160.5   -98.0
16 C    -29.9   136.4    31.1   143.4    ---     ---    -98.0

Как видно, значения торсионных углов для dna9 непостоянны, чего не скажешь о A- и В-формах, значения торсионных углов в которых колеблются не более чем на 0.1.
Интересно, что:

Есть два не уотсон-криковских взаимодействия (пара T-G) в dna9. Возможно именно они и нарушают регулярную структуру данной молекулы: укорачивают шаг спирали, уменьшают ширину бороздок. Скорей всего эти взаимодействия являются причиной различных значений торсионных углов.
Половина сахаров dna9 находится в экзоконформации. В А-форме все сахара имеют C3'-эндо конформацию, а в B-форме C2'-эндо конформацию.
В выдаче программы analyze имеется также информация о том, какая предположительно форма ДНК подана на вход:
```
Classification of each dinucleotide step in a right-handed nucleic acid
structure: A-like; B-like; TA-like; intermediate of A and B, or other cases
   step   Form
 1 CG/CG
 2 GC/GC
 3 CG/TG  B
 4 GA/TT  B
 5 AA/TT  B
 6 AT/AT  B
 7 TT/AA  B
 8 TT/GA  B
 9 TG/CG  B
10 GC/GC
11 CG/CG
```
Как видно, программа предполагает что скорей всего структура dna9 - В-форма ДНК.

Пользуясь программой pdb2img, были получены изображения всех структур в виде стопочных моделей.

А-форма(вид сверху)	А-форма(вид сбоку)

B-форма(вид сверху)	B-форма(вид сбоку)

dna9(вид сверху)	dna9(вид сбоку)

Вернуться к списку протоколов.