Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://kodomo.cmm.msu.ru/~ksenechka91/TRNA.1o0b.html
Дата изменения: Tue Sep 29 19:19:04 2009
Дата индексирования: Tue Oct 2 04:21:20 2012
Кодировка: Windows-1251
Множественное выравнивание последовательностей

Исследование структуры тРНК (1o0b)

Сравнение структур 3-х форм ДНК с помощью средств RasMol


Необходимо было научиться находить большие и малые бороздки.
Для этого я открыла в RasMol файл gatc-b.pdb, полученный при выполнении предыдущего задания.

Рассмотрев структуру и визуально определив большую и малую бороздку ,я выбрала заданное азотистое основание (тимин) в удобном для меня месте структуры.

Им оказался тимин под номером 31.
Далее я попыталась определить, какие атомы основания обращены в сторону большой бороздки, а какие - в сторону малой. Посмотреть на картинку можно ниже:




С помощью ChemSketch я получила изображение основания, выделив красным цветом атомы, смотрящие в сторону большой бороздки, синим - в сторону малой.

1. В сторону большой бороздки обращены атомы t31.o4, t31.с5, t31.с2, t31.o2, t31.c4, t31.n1, t31.c6, t31.c1*, t31.o4*, t31.c2*, t31.o3*, t31.c2*, t31.c4*,(где 31 - номер выбранной позиции).

2. В сторону малой бороздки обращены атомы t31.o2p, t31.p, t31.o5*, t31.o1p.

3. Остальные атомы основания невозможно четко определить, куда они обращены.











Рассмотрим теперь положение тех же атомов в А-форме.


1. В сторону большой бороздки обращены атомы t31.n1, t31.с2, t31.o2, t31.n3, t31.c4, t31.o4, t31.c5, t31.c6, t31.c1*, t31.c2*, t31.c3*,(где 31 - номер выбранной позиции).

2. В сторону малой бороздки обращены атомы t31.o2p, t31.c5*, t31.c4*, t31.o3*. 3. Остальные атомы основания невозможно четко определить, куда они обращены.

Что же касается Z-формы, то при сохранении файла было указано, что форма содержит только азотистые основания в виде цитозина и гуанина. Несмотря на мой запрос сохранить сочетание gatc, программа предоставила лишь такие данные, в которых нет тимина. Поэтому Z-форму я рассмотреть не могу.

Теперь попробуем сравнить основные спиральные параметры разных форм ДНК.
Для этого заполним следующую табличку:
 A-формаB-форма*Z-форма
Тип спирали (правая или левая) праваяправаялевая
Шаг спирали (Å) 28,0333,7542,79
Число оснований на виток 111012
Ширина большой бороздки (Å) 7,98(T31B.P-C4A.P)17,91(G25B.P-C12A.P)18,58(C12A.P-G27B.P)
Ширина малой бороздки (Å) 16,97(T15A.P-G29B.P)11,69(C12A.P-G33B.P)13,21(C10A.P-C34B.P)


Исследование структуры тРНК

  1. Краткое описание структуры в файле 1o0b.pdb

    2. Организм: Escherichia coli
    В файле приведены координаты атомов следующих молекул:
    Глутаминил тРНК - 1 молекула (цепь B)
    Глутаминил тРНК-синтетаза - 2 молекулы (цепь А)

    Для исследования была выбрана цепь A, представляющая собой глутаминил-тРНК-синтетазу со следующей последовательностью:
      [901] 5' - U G G G G U A U C G C C A A G C G G U A A G G C A C C G G A U U C U G A U U C C G G C A U U C C G A G G U U C G A A U C C U C G U A C C C C A G C C A - 3' [975]

    , где 901 и 975 - номера первого и последнего нуклеотидов,соответственно. На 3' конце последовательности находится триплет CCA, к которому и присоединяется аминокислота, координаты его атомов: 973 - 975.

  2. Исследование вторичной структуры

    3. С помощью программы find_pair пакета 3DNA были определены возможные водородные связи между азотистыми основаниями. Руководствуясь полученными данными, а также схемой строения ( тРНК):

    RMSD of the bases (----- for WC bp, + for isolated bp, x for helix change)

            Strand I                    Strand II          Helix
   1   (0.014) B:.902_:[..G]G-----C[..C]:.971_:B (0.007)     |
   2   (0.007) B:.903_:[..G]G-----C[..C]:.970_:B (0.007)     |
   3   (0.005) B:.904_:[..G]G-----C[..C]:.969_:B (0.005)     |
   4   (0.009) B:.905_:[..G]G-----C[..C]:.968_:B (0.007)     |
   5   (0.012) B:.906_:[..U]U-----A[..A]:.967_:B (0.010)     |
   6   (0.012) B:.907_:[..A]Ax----U[..U]:.966_:B (0.009)     |
   7   (0.005) B:.949_:[..C]C-----G[..G]:.965_:B (0.009)     |
   8   (0.004) B:.950_:[..G]G-----C[..C]:.964_:B (0.003)     |
   9   (0.003) B:.951_:[..A]A-----U[..U]:.963_:B (0.002)     |
  10   (0.007) B:.952_:[..G]G-----C[..C]:.962_:B (0.005)     |
  11   (0.005) B:.953_:[..G]G----xC[..C]:.961_:B (0.006)     |
  12   (0.002) B:.954_:[..U]U-*--xA[..A]:.958_:B (0.010)     |
  13   (0.003) B:.955_:[..U]Ux**+xG[..G]:.918_:B (0.005)     x
  14   (0.009) B:.937_:[..A]A-*---U[..U]:.933_:B (0.006)     |
  15   (0.004) B:.938_:[..U]U-*---U[..U]:.932_:B (0.005)     |
  16   (0.004) B:.939_:[..U]U-----A[..A]:.931_:B (0.003)     |
  17   (0.003) B:.940_:[..C]C-----G[..G]:.930_:B (0.009)     |
  18   (0.005) B:.941_:[..C]C-----G[..G]:.929_:B (0.010)     |
  19   (0.006) B:.942_:[..G]G-----C[..C]:.928_:B (0.005)     |
  20   (0.009) B:.943_:[..G]G-----C[..C]:.927_:B (0.008)     |
  21   (0.005) B:.944_:[..C]Cx*---A[..A]:.926_:B (0.009)     |
  22   (0.011) B:.910_:[..G]G-----C[..C]:.925_:B (0.005)     |
  23   (0.002) B:.911_:[..C]C-----G[..G]:.924_:B (0.009)     |
  24   (0.002) B:.912_:[..C]C----xG[..G]:.923_:B (0.011)     |
  25   (0.004) B:.913_:[..A]A-**+xA[..A]:.945_:B (0.005)     |
  26   (0.005) B:.914_:[..A]A-**-xU[..U]:.908_:B (0.009)     |
  27   (0.007) B:.915_:[..G]Gx**+xC[..C]:.948_:B (0.019)     x
  28   (0.026) B:.919_:[..G]G-----C[..C]:.956_:B (0.003)     +

    Посмотрев на результаты, можно сделать следующие выводы:
    акцепторный стебель состоит из участка 902-907 и комплементарного ему участка 971-966.
    Т-стебель состоит из участка 949-952 и комплементарного ему участка 965-962.
    D-стебель состоит из участка 910-912 и комплементарного ему участка 925-923.
    антикодоновый стебель состоит из участка 939-943 и комплементарного ему участка 931-927.

    Cкрипт для получения в RasMol изображения остова исследуемой тРНК, где акцепторный стебель выделен голубым, Т-стебель - красным, D-стебель - зеленым, антикодоновый - желтым. Ниже приведен результат действия скрипта:
    Рис.1. Вторичная структура Скрипт для получения изображения 
    restrict none
select all
wireframe off
background white
restrict *B
backbone 150
color black
define helix1 902-907, 966-971
define helix2 949-952, 961-965 
define helix3 910-912, 923-925 
define helix4 937-944, 926-933 
select helix1 
color red 
select helix2 
color green 
select helix3 
color blue 
select helix4 
color orange 
select helix1, helix2, helix3, helix4 
backbone 300 
select 934-936
color violet 
wireframe 100 
select *B and not (helix1, helix2, helix3, helix4, 934-936)
color cyan



    Структуру стеблевых дуплексов поддерживают 22 канонических и 4 неканонических пар оснований.

    Изображение неканонического взаимодействия между 919 и 956 нуклеотидами.



    Можно заметить, что в структуре есть вариабельная петля (нуклеотиды 934-936);
    что в Т-петле отсутствует остаток тимидина;
    и что в D-петле отсутствуют дигидроуридины.

  3. Исследование третичной структуры

    4. Стекинг взаимодействия.
    1. 1. В out-файле, выданном программой find_pair, указано 27 стэкинг-взаимодействий между 28 парами азотистых оснований. Наибольшее перекрывание находится на 20 позиции между парами GC и AC, оно численно равно 11.52( 6.62) ангстрем.
    Для получения изображения ниже использовали программу stack2img.

    Перекрывание достаточно сильное.



    Из всез взаимодействий я выбрала для изучения взаимодействие между парами A_907-U_966 и C_949-G_965, идущее под номером 6. Это стекинг-взаимодействие между основаниями акцепторного стебля и Т-стебля изображено ниже на картинке, полученной при помощи команды stack2img.
    На картинке видно, что перекрывание достаточно существенное:






    2.Можно наблюдать дополнительные водородные связи между основаниями D- и Т-петель, вот номера нуклеотидов, ее образующих:
    каноническое взаимодействие - 915 и 948;
    неканонические взаимодействия: 918 и 955, 913 и 945.
    На картинке иллюстрируется неканоническое взаимодействие между 913 (A) и 945 (A):

  4. Предсказание вторичной структуры тРНК

    5. Реальная и предсказанная вторичные структуры тРНК согласно файлу 1о0B.pdb

    Участок структуры Позиции в структуре
    (по результатам find_pair)     		Результаты предсказания
    по алгоритму Зукера
    Акцепторный стебель 5' 902-907 3'
    5' 966-971 3'
    Всего 6 пар    		 предсказано 9 пар (все 8 реальных + 1 лишняя)
    D-стебель 5' 910-912 3'
    5' 923-925 3'
    Всего 3 пары    		 предсказаны все 3 пары
    T-стебель 5' 949-952 3'
    5' 962-965 3'
    Всего 5 пар    		 предсказаны все 5 пар
    Антикодоновый стебель 5' 939-943 3'
    5' 927-931 3'
    Всего 8 пар    		 предсказано 5 пар из 8 реальных
    Общее число канонических пар нуклеотидов всего 24 канонические пары нуклеотидов всего предсказано 21 пара из 24-х

Анализ данных, полученных при работе с программой mfold


Была использована команда mfold SEQ='trna.fasta' P=11
При P=11 программа выдала наиболее подходящий и наглядный для нас вариант: