Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://kodomo.cmm.msu.ru/~lvserega/docs/Term3/Practice8/analysis.html
Дата изменения: Fri Dec 28 13:36:54 2007
Дата индексирования: Sun Apr 13 02:37:53 2008
Кодировка: Windows-1251
Task 8 (RNA structure)
   

Занятие 8. Структура тРНК

 
     
  1.   В записи PDB 1с0а, полученным мной, описана кристаллическая структура комплекса аспартил-тРНК с аспартил-тРНК синтетазой организма E.coli. Идентификатор цепи аспартил-тРНК - 2, цепь В. Идентификатор цепи аспартил-тРНК синтетазы - 1, цепь А.
  2.   Ниже представлена последовательность тРНК:

    1- G G A G C G G 4SU A G U U C A G H2U C G G H2U H2U A G A A U A C C U G C C U QUO U C A C G C A G G G G G7M U C G C G G G 5MU PSU C G A G U C C C G PSU C C G U U C C G C C A - 77

    где помимо нуклеотидов G, C, U, A есть также модифицированные нуклеотиды, такие как

    4SU - 4-THIOURIDINE-5'-MONOPHOSPHATE

    H2U - 5,6-DIHYDROURIDINE-5'-MONOPHOSPHATE

    QUO - 2-AMINO-7-DEAZA-(2'',3''-DIHYDROXY-CYCLOPENTYLAMINO)-2 GUANOSINE-5'-MONOPHOSPHATE

    G7M - N7-METHYL-GUANOSINE-5'-MONOPHOSPHATE

    5MU - 5-METHYLURIDINE 5'-MONOPHOSPHATE

    PSU - PSEUDOURIDINE-5'-MONOPHOSPHATE

  3.   Структура была проанализирована программой find_pair, использовалась команда find_pair -t trna.do trna.fp. В файле выдачи было обнаружено, что в данной структуре 2 спирали, и, также присутствует одна Уотсон-Криковская пара (G 619 - C 656 ) нуклеотидов (рис. 1), не задействованных ни в одной из спиралей (см. рис. ниже, они синего цвета). Но эту пару не принято считать спиралью, так как она из себя не представляет никакой спирали.

    Координаты одной из них: 648, 622-632, 638-644 и 610-615 нуклеотиды. Длина - 13 пар нуклеотидов. Спираль прерывается между 610 и 644 нуклеотидами, а также между 622 и 648 нуклеотидами. Места разрывов не соединены сахаро-фосфатным остовом, но их граничные нуклеотиды имеют Уотсон-Криковские взаимодествия с нуклеотидами своей спирали.

    Координаты другой спирали: 658, 618, 649-655, 661-672, 601-607. Длина - 14 нуклеотидов. нуклеотиды. Хоть 607 и 649 входят в одну спираль, между ними нет ковалентной фосфодиэфирной связи, а они имеют лишь стекинг-взаимодествие с нуклеотидами антипараллельной цепи, т.е. на этом месте спираль прерывается. Еще 2 разрыва между 618, 658 и 661 нуклеотидами.

  4.   Спирали тРНК, ее разрывы, а также 5'- и 3'- концевые атомы фосфора можно рассммотреть на рисунке ниже. Остовы нуклеотидов, входящих в спирали, но не соединенных остовом со своей спиралью, представлены в проволочной модели толщиной 200.

    рис 1. Вид спиралей в остовной модели

    Для создания картинки была использована следующая последовательность команд в RasMol:

    background white

    select all

    wireframe off

    wireframe

    select 649-655 or 661-672

    backbone 200

    color red

    select 601-607 or 666-672

    color red

    backbone 200

    select 658 and backbone

    wireframe 200

    color red

    select 618 and backbone

    wireframe 200

    color red

    select 638-644 or 622-632

    backbone 200

    color green

    select 610-615

    color green

    backbone 200

    select 608 and backbone

    wireframe 200

    color green

    select 648 and backbone

    wireframe 200

    color green

    select 656 and backbone

    wireframe 200

    color blue

    select 619 and backbone

    wireframe 200

    color blue

    select 655 and *.p

    label

    select 155 and *.p

    label

    select 610 and *.p

    label

    select 622 and *.p

    label

    select 644 and *.p

    label

    select 638 and *.p

    label

    select 632 and *.p

    label

    select 619 and *.p

    label

    select 656 and *.p

    label

    select 658 and *.p

    label

    select 618 and *.p

    label

    select 615 and *.p

    label

    select 648 and *.p

    label

    select 649 and *.p

    label

    select 601 and *.p

    label

    select 672 and *.p

    label

    select 607 and *.p

    label

    select 661 and *.p

    label

    restrict rna

  5.   В данной структуре присутствуют внеспиральные стекинг-взаимодействия. Например, это взаимодействия между парами:

    644-645-609

    621-648

    618-657-619

    615-659-660

    635-636

    673-674-675

    Внеспиральные азотистые основания, образующие стекинг-взаимодейиствия, представлены в проволочной модели толщины 40 и окрашены в цвета химических элементов. 644 и 615 нуклеотиды принадлежат спиралям, но образуют стекинг-взаимодействия с внеспиральными нуклеотидами, они на рисунке показаны в цвете своих спиралей

    Чтобы лучше было видно взаимное расположение внеспиральных азотистых оснований, образующих стекинг-взаимодействия, приведем следующую картинку:

    Также в структуре найдены водородные связи между азотистыми основаниями, не относящиеся к Уотсон-Криковским. Поиск проводился визуально Найденные взаимодействия представлены в таблице:

    #Азотистые основания
    1G 604-U 669
    2G 649-PSU 665
    35MU 654-A 658
    4PSU 655-G 618
    5C 638-C 632
    6G 644-A 626
    7G 610-U 625
    8A 614-4SU 608
    9G 615-C 648

    и отражены на рисунке:

    Расстояние между донорами и акцепторами водорода антипараллельных цепей в спиралях исследуемой РНК было в среднем 3 ангстрема. Это расстояние было принято за длину водородной связи. Нестандартные Уотсон-Криковские взаимодействия были найдены только в двух парах , которые на рисунке имеют желтый цвет (зачеркнутое основание не имеет водородных связей).

    Cпирали РНК были исследованы визуально (напоминает А-форму ), а также измерили ширину большой и малой бороздки и шаг спирали.

    Таблица результатов измерения .
     
    Тип спирали (правая или левая) правая
    Шаг спирали (Å) 28.87
    Ширина большой бороздки 15.84(измерялась между атомами G602B.P-С673В.Р)
    Ширина малой бороздки 8.82(измерялась между атомами G602B.Р-PSU665B.Р)

    На основании этих наблюдений можно сделать вывод, что спираль РНК наиболее близка к А-форме ДНК.

  6.   Cначала программа einverted была запущена со значением 50 параметра Minimum score threshold. В результате программа выдала пустые файлы. Затем параметр постепенно уменьшали, и на значении 15 программа выдала 1 спираль, на значении 5 и ниже - 2 спирали, которые были очень короткими по сравнению с настоящими спиралями из файла PDB. Эти 2 спирали можно видеть на рисунке желтым цветом:

    Выдача программы очень не похожа на действительные данные. Это может быть связано с ее алгоритмом. По-видимому, он не учитывает неканонические взаимодействия между нуклеотидами, а также модифицированные нуклеотиды, которые могли бы с высокой вероятностью оказаться в PDB-файле тРНК.

  7.   Программа запускалась следующей командой:

    mfold SEQ=trna2.fasta P=...

    параметр Р=... был в пределах от 10 до 70, но только во втором случае, при Р=15, программа выдала самый лучший, на мой взгляд, вариант вторичной структуры. Остальные варианты были очень непохожи на "клеверный лист", либо их свободные концы были в очень неподходящих местах, там где они в принципе не могут быть.

    Картинка, выданная программой mfold.