• 1 молекула тирозил-тРНК синтетазы (тирозил-тРНК лигазы)
• 1 молекула тРНК
• 1 ион Mg2+
• 1 молекула YMP (TYROSYL-ADENYLATE ANALOGUE, TYR-AMP ANALOGUE) C19 H24 N7 O8 P
• 57 молекул воды H2O

Для исследования была выбрана цепь Y, представляющая тРНК со следующей последовательностью:
[501]5'CUCUCGGUAGCCAAGUUGGGAAGGCGCAAGACUGUAAAUCUUGAGGUCGGGCGUUCGACUCGCCCCCGGGAGACCA3'[576],
где 501 и 576 - номера первого и последнего нуклеотидов. Смотрите также в файле.
Последовательность завершает триплет CCA, к которому может присоединиться аминокислота, и в документе pdb приведены координаты всех его атомов.

• акцепторный стебель состоит из участка 501-507 и комплементарного ему 566-572 (+ участок 573-576, к которому непосредственно крепится аминокислота)
• T-стебель состоит из участка 549-553 и комплементарного ему 561-565
• D-стебель состоит из участка 511-513 и комплементароного ему 522-524
• антикодоновый стебель состоит из участка 527-531 и комплементарного ему 539-543 (*)

Структура тРНК с отмеченными стеблями представлена ниже:

Структуру стеблевых дуплексов поддерживают 18 канонических и 2 неканонических пар оснований. Из неканонических - U-G (слева) и А-А (справа):

Кроме того, в структуре тРНК присутствует дополнительная (вариабельная петля), состоящая из 544-548 нуклеотидов. На рисунке она обозначена фиолетовым. Тимин в T-петле отсутствует, как и дигидроуридин в D-петле.

Подберем антикодон к данной тРНК. Так как место антикодоновой последовательности соотвуетствует 34-36 нуклеотидам тРНК (в данной структуре это 534-536 нуклеотиды), найдем эти нуклеотиды: A, Psu, G. Следовательно, комплементарная им последовательность: C,A,U (все-таки тРНК взаимодействует с мРНК).

На рисунках видно, что все основания лежат в одной плоскости и в значительной мере перекрываются. В пользу стекинг-взаимодействий говорят и данные программы analyze пакета 3DNA: площадь перекрывания оснований в данном участке составляет от 3 до 13 ангстрем^2 (см. файл). Кроме того, основангия располагаются близко друг к другу, поэтому можно допустить и гидрофобные взаимодействия на этом участке.
Исследуем также возможность стекинг-взаимодействий между антикодоновым и D-стеблем:

Из рисунка видно, что основания D-стебля и антикодонового стебля располагаются в разных плоскостях и очень удалены друг от друга, что практически исключает возможность как взаимодействий пи-облаков, так и гидрофобных. Однако эти участки "соединены" дополнительной комплементарной парой, не входящей ни в один из стеблей (C525, G545). Из следующего рисунка видно, что ее основания находятся под углом друг к другу: одно параллельно антикодоновому стеблю, другое - D-стеблю. По данным того же файла (см. выше) программы analyze, их перекрывания с D-стеблем и антикодоновым стеблем соответственно равны 5,74 и 2,44 ангстрем^2.

Рассмотрим теперь водородные связи между T (554-560) и D (514-521) петлями. В том же файле программы analyze (см. выше) есть данные о комплементарных парах, соединяющих две петли водородными связями: G519-C556 (каноническая пара). На мой взгляд, между азотистыми основаниями петель также возможны стекинг-взаимодействия.

Для предсказания вторичной структуры тРНК будем искать инвертированные повторы программой einverted (для этого запустим программу, укажем файл с последовательностью 2DLC.fasta.txt и изменим параметр Minimum score threshold=10). Полученный файл: sequence.inv.

Далее посмотрим на предсказания вторичной структуры тРНК по алгоритму Зукера с помощью программы mfold. Для этого с сайта PDB возьмем последовательность нуклеотидов нужной нам цепи Y. Для программы важно, чтобы последовательность была записана в формате FASTA (использовать последовательность файла pdb я не рекомендую, так как в нем отсутствуют некоторые нуклеотиды). На вход программе подавался следующий файл с последовательностью: 2DLC.fasta.txt. Запустим следующую команду:
mfold SEQ='2DLC.fasta/txt' P=15 ,
и будем менять параметр P, показывающий, на сколько процентов выдаваемое предсказание структуры может отличаться по своей вычисленной энергии от оптимального.
Для каждого P получим рисунки:

• P=5 - это стандартное значение, программа дает только 1 вариант структуры
• Для P=10 было получено 13 вариантов структуры: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13

Сведем данные о структуре тРНК, полученные с использованием разных программ, в следующую таблицу:

Реальная и предсказанная вторичная структура тРНК из файла 2DLC.pdb