Занятие 8. Структура тРНК

•  Полученный PDB-код - 1qu2.
   
•  В записи содержится структура изолейциновой тРНК (цепь Т), а также изолейциновой тРНК-синтетазы (цепь А) из STAPHYLOCOCCUS AUREUS, экспрессирующихся в ESCHERICHIA COLI.
   
•  Последовательность данной тРНК:

  GGGCUUGUAGCUCAGGUGGUUAGAGCGCACCCCUGAUAAGGGUGAGGUCGGUGGUUCAAGUCCACUCAGGCCCAC
  

  Номер начального нуклеотида -1, конечного - 74. Insertion code "А" имеется у 21-го нуклеотида.
   
•  Структура была проанализирована программой find_pair. В результате было обнаружено две спирали длиной 14 bp, и две длиной 1 bp. На последовательностbи тРНК отмечены разными цветами участки, входящие в разные спирали.

  GGGCUUG UA GCUC AGGUGGUU AGAG CGCACCC CUGAU AAGGGUG AGGU CGGUG GUUCAAG UCCAC UCAGGCC CAC
  

  
   
•  При помощи Rasmol была создана картинка в формате GIF, на которой изображена только данная цепь тРНК в остовной модели, найденные спирали покрашены в разные цвета, при атомах фосфора 5'-концевого и 3'-концевого нуклеотидов подписаны номера остатков(первый нуклеотид последовательности фосфора не имеет, поэтому подписан второй).
  
  

  Картинка была получена после использования следующего набора команд:

  restrict rna
  center selected
  backbone 200
  wireframe off
  select 1-7,66-72
  color red
  select 49-53,61-65
  color purple
  select 38-44,26-32
  color blue
  select 10-13,22-25
  color green
  background [121,255,255]
  set fontsize 14
  select rna and 2 and *.p
  label <-------------%r
  select rna and 74 and *.p
  label <-------------%r
  

  
   
•  Пользуясь средствами RasMol, была проанализирована данная структура.
  •  На рисунке приведен пример внеспирального стекинг-взаимодействия между 21-м и 46-м основаниями.
    
    
  •  Ниже приведены два рисунка иллюстрирующие возможность Уотсон-Криковского спаривания комплементарных оснований в РНК (пары U-G и U-U):
     
    
  Cпирали РНК более всего напоминают А-форму ДНК, т.к.:
  1. Имеется отверстие при визуальном наблюдении дуплекса с торца.
  2. Имеется ~одиннадцать оснований на виток.
  Гипотеза подтверждается программой analyze.
   
•  Программа einverted из пакета EMBOSS позволяет найти инвертированные последовательности в НК. C ее помощью были найдены возможные двуспиральные участки в последовательности исследуемой РНК. Порог Minimum score threshold был установлен равным 12. В случае, если он больше программа не находила ничего. Выдача программы выглядела следующим образом:

  : Score 16: 8/10 ( 80%) matches, 0 gaps
        23 gagcgcaccc 32      
           || | |||||
        49 ctggagtggg 40      
  
  : Score 14: 6/7 ( 85%) matches, 0 gaps
         1 gggcttg 7       
           || ||||
        63 cctgaac 57
  

  А вот, что на этот счет выдает find_pair:

  T:...1_:[..G]G-----C[..C]:..72_:T
  T:...2_:[..G]G-----C[..C]:..71_:T
  T:...3_:[..G]G-----C[..C]:..70_:T
  T:...4_:[..C]C-----G[..G]:..69_:T
  T:...5_:[..U]U-*---G[..G]:..68_:T
  T:...6_:[..U]U-----A[..A]:..67_:T
  T:...7_:[..G]G-----C[..C]:..66_:T
  T:..49_:[..G]G-*---U[..U]:..65_:T
  T:..50_:[..G]G-----C[..C]:..64_:T
  T:..51_:[..U]U-----A[..A]:..63_:T
  T:..52_:[..G]G-----C[..C]:..62_:T
  T:..53_:[..G]G-----C[..C]:..61_:T
  T:..54_:[..U]U-**--A[..A]:..58_:T
  T:..55_:[..U]U-**+-G[..G]:..18_:T
  T:..36_:[..U]U-**+-U[..U]:..33_:T
  T:..38_:[..A]A-*---C[..C]:..32_:T
  T:..39_:[..G]G-----C[..C]:..31_:T
  T:..40_:[..G]G-----C[..C]:..30_:T
  T:..41_:[..G]G-----C[..C]:..29_:T
  T:..42_:[..U]U-----A[..A]:..28_:T
  T:..43_:[..G]G-----C[..C]:..27_:T
  T:..44_:[..A]A-*---G[..G]:..26_:T
  T:..10_:[..G]G-----C[..C]:..25_:T
  T:..11_:[..C]C-----G[..G]:..24_:T
  T:..12_:[..U]U-----A[..A]:..23_:T
  T:..13_:[..C]C-----G[..G]:..22_:T
  T:..14_:[..A]A-**--U[..U]:...8_:T
  T:..15_:[..G]G-**+-C[..C]:..48_:T
  T:..16_:[..G]G-**--U[..U]:..17_:T
  T:..19_:[..G]G-----C[..C]:..56_:T
  

  Находки совсем не совпадают с действительностью (обнаруженные участки действительно принимают участие в формироании спиралей, но не в таком порядке).
  Возможно, это связано с тем, что программа программа создана для того чтобы искать двойные спирали ДНК ("Finds DNA inverted repeats", как сказано в описании к ней), т.е. не учитывает внеспиральные стекинг взаимодействия и неканонические вододродные связи между парами оснований, которые так важны для формирования пространственной структуры РНК.
   
•  Последовательность тРНК была проанализирована программой mfold. Структура наиболее похожая на реальную приведена ниже (получена второй по счету с параметром P=10)
  
  Параметр P указывает, на сколько процентов выдаваемое предсказание структуры может отличаться по своей вычисленной энергии от оптимального. Как видно, отличие от оптимума энергии составляет 10%, что само по себе величина достаточно большая. Этот факт позволяет понять какую важную роль играют взаимодействие белка с РНК, внеспиральные стекинг взаимодействия между основаниями РНК для стабилизации ее пространственной структуры.

  Вернуться к списку протоколов.

   

  ---

  ©:Сорокин Максим