Формы ДНК. Структура РНК
Этот практикум посвящен изучению различных структур ДНК и РНК, полученных с помощью пакета 3DNA и визуализированных в JMol.
Создание цепочек ДНК с помощью fiber
Команда
На выдаче, изображенной на картинке видно, что мы можем с помощью этой программы синтезировать произвольную ДНК А-формы и В-формы, однако с Z-формой мы можем
синтезировать лишь polyGC-последовательность, либо полиAs4T-последовательность (это аденин с модифицированным тимином).
Синтезировали 20-нуклеотидные последовательности (A и В-формы - 5 раз повторенная "agtc"-последовательность, Z-форма - 10 раз GC).
Файлы можно скачать по приведенным ниже ссылкам:
А-форма ДНК
B-форма ДНК
Z-форма ДНК
Сравнение одной из сгенерированных структур ДНК с экспериментальными данными
Для сравнения была выбрана А-форма ДНК (PDB эксперимента: 3v9d).
На рисунке ниже показано азотистое основание гуанин - красным показаны атомы, обращенные в сторону большой бороздки, синим - обращенные в сторону малой бороздки.
В сторону большой бороздки обращены атомы: 33:B.O6, 33:B.C8, 33:B.N7, 33:B.С6, 33:B.С5
В сторону малой бороздки обращены атомы: 33:B.C4 33:B.N3 33:B.N9 33:B.C2 33:B.N2 (-NH2 группа у атома С2)
После этого были проанализированы все формы ДНК. Итоги измерений можно увидеть в Таблице 1. Измерения шага спирали, ширины
малой и большой бороздок проводились на экспериментальных структурах из
PDB (для Z-формы пришлось проводить измерения в сгенерированном куске ДНК, т.к. все экспериментальные структуры в PDB слишком короткие).
| A-форма | B-форма | Z-форма | |
| Тип спирали (правая или левая) | правая | правая | левая |
| Шаг спирали (Å) | 29.17 | 33.75 | 38.50 |
| Число оснований на виток | 11 | 10 | 12 |
| Ширина большой бороздки (Å) | 16.72 (8:A.P - 11:B.P) | 17.57 (5:A.P - 21:B.P) | 22.91 (10:A.P - 27:B.P) |
| Ширина малой бороздки (Å) | 13.26 (5:A.P - 3:B.P) | 12.77(22:B.P - 7:A.P) | 8.68 (9:A.P - 37:B.P) |
Определение параметров структур нуклеиновых кислот с помощью программ пакета 3DNA.
Заданной структурой РНК является структура в pdb-файле 1n78.
Сравним значения этих углов с теми, которые были озвучены на первой лекции. Видим, что лучше смотреть на углы после γ-угла, т.к. первые три угла у А- и В-формы
ДНК почти одинаковы.
* δ-углы в среднем имеют значение 87.8 градусов, что ближе к А-форме ДНК
* ε-углы в среднем равны 139.6 градусов, что ближе к В-форме ДНК
* ζ-углы в среднем равны 81.1 градуса, что больше похоже на В-форму ДНК
* χ-углы в среднем равны 159 градусам, что ближе к А-форме ДНК
Видно, что РНК занимает какое-то промежуточное значение между А- и В-формой ДНК, судя по её углам, однако чуть ближе к А-форме, чем к В-форме.
Затем были найдены стебли в структуре РНК (нуклеотиды подряд в одной цепочке, соединенные с несколькими нуклеотидами в другой цепочке, идущими подряд).Их координаты:
* (1-7) strand I - (71-66) strand II
* (48-52) strand I - (64-60) strand II
* (10-13) strand I - (25-22) strand II
* (38-44) strand I - (32-26) strand II
Сами стебли
представлены ниже.
1 71 0 # 1 | ....>C:.501_:[..G]G-----C[..C]:.572_:C<.... 0.41 0.23 17.12 8.90 -3.29
2 70 0 # 2 | ....>C:.502_:[..G]G-*---U[..U]:.571_:C<.... 2.54 0.67 13.01 8.81 1.54
3 69 0 # 3 | ....>C:.503_:[..C]C-----G[..G]:.570_:C<.... 0.40 0.32 15.00 8.95 -3.20
4 68 0 # 4 | ....>C:.504_:[..C]C-----G[..G]:.569_:C<.... 0.18 0.16 11.19 8.98 -3.94
5 67 0 # 5 | ....>C:.505_:[..C]C-----G[..G]:.568_:C<.... 0.28 0.21 4.39 9.02 -4.08
6 66 0 # 6 | ....>C:.506_:[..C]C-----G[..G]:.567_:C<.... 0.37 0.06 9.66 8.82 -4.02
7 65 0 # 7 | ....>C:.507_:[..A]A-----U[..U]:.566_:C<.... 0.64 0.03 5.29 9.06 -4.04
48 64 0 # 8 | ....>C:.549_:[..G]G-----C[..C]:.565_:C<.... 0.61 0.17 10.03 8.98 -3.55
49 63 0 # 9 | ....>C:.550_:[..G]G-----C[..C]:.564_:C<.... 0.38 0.33 11.45 8.97 -3.39
50 62 0 # 10 | ....>C:.551_:[..G]G-----C[..C]:.563_:C<.... 0.62 0.29 6.44 8.78 -3.48
51 61 0 # 11 | ....>C:.552_:[..G]G-----C[..C]:.562_:C<.... 0.45 0.28 5.95 8.83 -3.69
52 60 0 # 12 | ....>C:.553_:[..G]G-----C[..C]:.561_:C<.... 0.93 0.04 12.69 8.75 -3.35
38 32 0 # 15 | ....>C:.538_:[..A]A-**--C[..C]:.532_:C<.... 5.03 1.35 16.20 9.45 7.54
39 31 0 # 16 | ....>C:.539_:[..G]G-----C[..C]:.531_:C<.... 0.44 0.17 15.96 8.85 -3.41
40 30 0 # 17 | ....>C:.540_:[..G]G-----C[..C]:.530_:C<.... 0.95 0.05 8.26 8.83 -3.55
41 29 0 # 18 | ....>C:.541_:[..C]C-----G[..G]:.529_:C<.... 0.38 0.10 10.46 8.67 -3.90
42 28 0 # 19 | ....>C:.542_:[..C]C-----G[..G]:.528_:C<.... 0.47 0.04 10.21 8.78 -3.93
43 27 0 # 20 | ....>C:.543_:[..G]G-----C[..C]:.527_:C<.... 0.17 0.00 29.02 8.84 -3.38
44 26 0 # 21 | ....>C:.544_:[..A]A-**--G[..G]:.526_:C<.... 1.56 0.05 29.75 10.70 0.16
10 25 0 # 22 | ....>C:.510_:[..G]G-----C[..C]:.525_:C<.... 0.35 0.11 4.39 8.90 -4.20
11 24 0 # 23 | ....>C:.511_:[..U]U-----A[..A]:.524_:C<.... 0.32 0.11 9.43 8.67 -3.99
12 23 0 # 24 | ....>C:.512_:[..C]C-----G[..G]:.523_:C<.... 0.29 0.00 6.53 8.92 -4.37
13 22 0 # 25 | ....>C:.513_:[..U]U-*---G[..G]:.522_:C<.... 2.41 0.26 9.20 8.77 0.39
Также, судя по выдаче программы, в структуре тРНК содержится 18 неУотсон-Криковских пар. Это пары A-G, U-G, A-C, неканоническая G-C.
Было найдено 7 стабилизирующих водородных связей в тРНК.
(0.005) ....>C:.553_:[..G]G-----C[..C]:.561_:C<.... (0.004) | (0.003) ....>C:.554_:[..U]U-**--A[..A]:.558_:C<.... (0.008) | (0.003) ....>C:.555_:[..U]U-**+-G[..G]:.518_:C<.... (0.003) x (0.004) ....>C:.508_:[..U]U-**--A[..A]:.546_:C<.... (0.003) | (0.007) ....>C:.514_:[..A]A-**--A[..A]:.521_:C<.... (0.005) | (0.018) ....>C:.515_:[..G]G-**+-C[..C]:.548_:C<.... (0.012) x (0.004) ....>C:.519_:[..G]G-----C[..C]:.556_:C<.... (0.002) +
Ещё я нашёл несколько взаимодействий, которые могут быть стэкинг-взаимодействиями. Они представлены ниже на картинках.
