A- и B-формы ДНК

Навигационное меню:
• Работа в ChemSketch: построение фрагмента ДНК
• Работа с RasMol и 3DNA: анализ структур A- и B-форм ДНК
• Структура РНК
• Белок-нуклеиновые контакты
• На страничку третьего семестра

1. С помощью программы fiber пакета 3DNA Были построены A- и B-формы дуплекса ДНК, последовательность одной из нитей которого - 4 раза повторенная последовательность "gatc". Структура дуплекса в А-форме была сохранена в файле gatc-a.pdb, а структуру дуплекса в В-форме была сохранена в файле gatc-b.pdb.
    
   Использовались команды:
    
   fiber -a gatc_a.pdb и fiber -b gatc_b.pdb соответственно для А и В формы.
   
   
2. Таблица по данным файлов:

    

   	A-форма	B-форма	Файл dna14.pdb
   Тип спирали (правая или левая)	Правая	Правая	Правая
   Шаг спирали (Å)	28.028 (C16A.P-G5A.P)	33.752 (A6A.P-C15A.P)	28.427 (C13B.P-G23B.P)
   Число оснований на виток	24	22	22
   Ширина большой бороздки	7.983 (G21B.P-A6A.P)	17.212 (G1A.P-G29B.P)	16.241 (C13B.P-C15A.P)
   Ширина малой бороздки	16.967 (T15A.P-G21B)	11.691 (C8A.P-G29B.P)	11.042 (C13B.P-U6A.P)

   
   
   

3. Замечено, что ДНК немного искривлена. Поэтому значения шага спирали, число оснований на виток, длины большой и малой бороздок могут немного варьироваться. Забавно, что ширина большой бороздки, как оказалось, может оказаться меньше ширины малой. :)
    
4. Проведен анализ всех трех структур ДНК, используя программы find_pair и analyze.
   Команда find_pair -t gatc_a.pdb stdout | analyze использовалась для получения собственно данных, в том числе и по углам.
   
   Ниже вы видите выдержку из файла gatc_a.out

   ****************************************************************************
   Main chain and chi torsion angles: 
   
   Note: alpha:   O3'(i-1)-P-O5'-C5'
         beta:    P-O5'-C5'-C4'
         gamma:   O5'-C5'-C4'-C3'
         delta:   C5'-C4'-C3'-O3'
         epsilon: C4'-C3'-O3'-P(i+1)
         zeta:    C3'-O3'-P(i+1)-O5'(i+1)
   
         chi for pyrimidines(Y): O4'-C1'-N1-C2
             chi for purines(R): O4'-C1'-N9-C4
   
   Strand I
     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
   
   Strand II
     base    alpha    beta   gamma   delta  epsilon   zeta    chi
      1 C    -51.7   174.8    41.7    79.0    ---     ---   -157.2
      2 T    -51.7   174.8    41.7    79.1  -147.8   -75.1  -157.2
      3 A    -51.7   174.8    41.7    79.1  -147.8   -75.1  -157.2
      4 G    -51.7   174.8    41.7    79.1  -147.8   -75.1  -157.2
      5 C    -51.7   174.8    41.7    79.1  -147.8   -75.1  -157.2
      6 T    -51.7   174.8    41.7    79.1  -147.8   -75.1  -157.2
      7 A    -51.7   174.8    41.7    79.1  -147.8   -75.1  -157.2
      8 G    -51.7   174.8    41.7    79.1  -147.8   -75.1  -157.2
      9 C    -51.7   174.8    41.7    79.1  -147.8   -75.1  -157.2
     10 T    -51.7   174.8    41.7    79.1  -147.8   -75.1  -157.2
     11 A    -51.7   174.8    41.7    79.1  -147.8   -75.1  -157.2
     12 G    -51.7   174.8    41.7    79.1  -147.8   -75.1  -157.2
     13 C    -51.7   174.8    41.7    79.1  -147.8   -75.1  -157.2
     14 T    -51.7   174.8    41.7    79.1  -147.8   -75.1  -157.2
     15 A    -51.7   174.8    41.7    79.0  -147.8   -75.1  -157.2
     16 G     ---    174.8    41.7    79.1  -147.7   -75.1  -157.2
   ****************************************************************************
   
   

   Ниже приведена аналогичная выдержка из файла gatc_b.out

   ****************************************************************************
   Main chain and chi torsion angles: 
   
   Note: alpha:   O3'(i-1)-P-O5'-C5'
         beta:    P-O5'-C5'-C4'
         gamma:   O5'-C5'-C4'-C3'
         delta:   C5'-C4'-C3'-O3'
         epsilon: C4'-C3'-O3'-P(i+1)
         zeta:    C3'-O3'-P(i+1)-O5'(i+1)
   
         chi for pyrimidines(Y): O4'-C1'-N1-C2
             chi for purines(R): O4'-C1'-N9-C4
   
   Strand I
     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
   
   Strand II
     base    alpha    beta   gamma   delta  epsilon   zeta    chi
      1 C    -29.9   136.4    31.1   143.4    ---     ---    -98.0
      2 T    -29.9   136.3    31.2   143.3  -140.8  -160.5   -98.0
      3 A    -29.9   136.4    31.1   143.4  -140.8  -160.5   -98.0
      4 G    -29.9   136.3    31.1   143.3  -140.8  -160.5   -98.0
      5 C    -29.9   136.3    31.2   143.3  -140.8  -160.5   -98.0
      6 T    -29.9   136.4    31.1   143.4  -140.8  -160.5   -98.0
      7 A    -29.9   136.3    31.2   143.3  -140.8  -160.5   -98.0
      8 G    -29.9   136.4    31.1   143.4  -140.8  -160.5   -98.0
      9 C    -29.9   136.3    31.1   143.3  -140.8  -160.5   -97.9
     10 T    -29.9   136.3    31.2   143.3  -140.8  -160.5   -98.0
     11 A    -29.9   136.4    31.1   143.4  -140.8  -160.5   -98.0
     12 G    -29.9   136.3    31.2   143.3  -140.8  -160.5   -98.0
     13 C    -29.9   136.4    31.1   143.4  -140.8  -160.5   -98.0
     14 T    -29.9   136.3    31.1   143.3  -140.8  -160.5   -97.9
     15 A    -29.9   136.3    31.2   143.3  -140.8  -160.5   -98.0
     16 G     ---    136.4    31.1   143.4  -140.8  -160.5   -98.0
   ****************************************************************************
   
   

   И из файла dna4.out

     ****************************************************************************
   Main chain and chi torsion angles: 
   
   Note: alpha:   O3'(i-1)-P-O5'-C5'
         beta:    P-O5'-C5'-C4'
         gamma:   O5'-C5'-C4'-C3'
         delta:   C5'-C4'-C3'-O3'
         epsilon: C4'-C3'-O3'-P(i+1)
         zeta:    C3'-O3'-P(i+1)-O5'(i+1)
   
         chi for pyrimidines(Y): O4'-C1'-N1-C2
             chi for purines(R): O4'-C1'-N9-C4
   
   Strand I
     base    alpha    beta   gamma   delta  epsilon   zeta    chi
      1 C     ---     ---     62.1    83.9  -150.9   -65.9  -161.6
      2 U    -77.1  -172.2    45.6    81.1  -153.2   -68.4  -152.5
      3 U    -66.9   178.7    47.6    80.0  -152.1   -73.0  -155.9
      4 G    -57.4   170.9    53.3    81.5  -163.9   -64.9  -161.6
      5 C    -69.7  -174.3    49.1    80.1  -155.4   -63.7  -162.0
      6 U    -69.5  -174.2    48.5    79.2  -157.6   -63.2  -147.2
      7 G    -59.4   175.8    45.1    77.6    ---     ---   -151.0
      8 G     ---   -149.0    55.8    80.7  -155.6   -64.9  -174.0
      9 G    -71.7  -162.3    52.8    82.9  -143.7   -77.2  -173.4
     10 U    -66.4   176.8    48.4    79.8  -152.1   -69.5  -156.9
     11 G    -59.1   171.1    52.5    78.7  -164.8   -67.5  -162.0
     12 C    -66.3  -176.5    49.3    80.9  -159.4   -66.4  -158.5
     13 A    -65.6   176.6    52.1    80.8  -156.3   -71.1  -157.8
     14 C    -59.1   168.9    54.7    80.2  -156.1   -76.4  -160.1
     15 A    -58.1   169.9    54.4    84.0  -156.4   -61.4  -159.6
     16 C    -68.0   174.9    52.2    81.4  -150.2   -76.3  -160.0
     17 A    -66.0   175.6    47.6    81.4  -149.7   -76.7  -155.1
     18 G    -55.5   162.4    52.8    78.6  -152.1   -67.8  -161.5
     19 C    -62.4   172.6    57.2    83.4  -157.2   -70.9  -154.8
     20 A    -73.2  -177.6    52.0    79.0  -153.1   -76.3  -153.9
     21 A    -71.2   173.8    55.4    81.1  -150.4   -67.5  -151.9
     22 G    -68.2   173.2    55.5    75.9    ---     ---   -155.8
   
   Strand II
     base    alpha    beta   gamma   delta  epsilon   zeta    chi
      1 G    -57.2   173.5    52.9    73.2    ---     ---   -165.0
      2 A    -65.3   173.8    49.4    79.2  -155.2   -69.1  -157.7
      3 A    -66.2  -173.7    48.6    81.8  -150.3   -70.9  -159.9
      4 C    -65.8   162.6    59.6    80.6  -158.8   -67.5  -162.6
      5 G    -75.1   177.5    54.5    81.3  -140.2   -77.4  -161.2
      6 A    -75.6  -173.1    52.8    82.3  -162.3   -68.8  -150.7
      7 C    -52.8   159.2    51.9    80.8  -159.2   -69.1  -154.7
      8 A    -65.7   177.7    54.6    81.7  -141.9   -78.1  -163.4
      9 C    -62.0   170.1    51.6    80.4  -159.3   -69.1  -158.4
     10 A    -66.2   178.6    50.4    80.5  -153.7   -71.1  -156.7
     11 C    -59.2   165.2    57.1    81.4  -157.1   -71.9  -162.3
     12 G    -69.5  -178.3    51.5    81.2  -157.6   -72.5  -158.2
     13 U    -62.9  -176.9    45.0    80.8  -161.8   -64.7  -160.1
     14 G    -69.4  -162.7    51.1    83.5  -149.4   -71.4  -172.9
     15 G     ---   -128.4    41.9    68.0  -156.8   -52.5  -159.5
     16 G    -78.6  -176.6    52.5    80.3    ---     ---   -147.1
     17 U    -68.9  -176.2    48.6    81.3  -156.4   -65.7  -152.1
     18 C    -65.2   178.3    51.9    81.2  -156.0   -66.9  -160.9
     19 G    -68.6   161.0    69.0    80.2  -158.7   -75.0  -171.5
     20 U    -68.6   166.8    56.9    80.0  -147.9   -70.5  -156.2
     21 U    -78.2  -170.3    51.9    81.6  -149.1   -72.3  -160.8
     22 C     ---     ---     68.3    83.0  -159.7   -66.2  -160.0
   ****************************************************************************
   
     

   Стоит заметить, что во всех случаях вторая цепь является отражением первой и наоборот. Ничего необычного в этих выдержках впринципе нет. Зато среди других данных этих трех файлов меня привлек параграф "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".
   
   Кроме значений торсионных углов в выдаче есть количество и данные о неканонических взаимодействиях между основаниями  ширине большой и малой бороздок для различных пар оснований, а также конформацию молекул сахаров. 
    

5. Пользуясь программой pdb2img, я получил изображения всех структур в виде стопочных моделей.
   
   

   	A-форма	B-форма	Файл dna14.pdb
   вид сверху
   вид сбоку

   
   Стопочная структура нагляднейшим образом показывает нам отличия А и В форм друг от друга по форме, глядя на эти картинки можно сказать, что ДНК из файла dna4.pdb действительно скорее имеет А форму, нежели форму В