Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://kodomo.cmm.msu.su/~oggy_13th/Images/Title.doc Дата изменения: Wed Dec 28 06:01:50 2005 Дата индексирования: Mon Oct 1 20:32:00 2012 Кодировка: koi8-r

Структура метиониновой тРНК из Escherichia Coli

Автор: Минеева Т.И. 202 группа ФББ МГУ

Аннотация: было проведено исследование вторичной и третичной структуры тРНК

Ключевые слова: тРНК, изолейцин, рибонуклеиновая кислота, вторичная
структура

Введение

РНК (рибонуклеиновые кислоты) представляют собой полимеры, мономером
которых являются нуклеозидфосфаты. Звенья полимера соединяются
фосфордиэфирной связью. В молекулах РНК не образуется двойных спиралей,
поэтому они менее упорядочены по сравнению с ДНК. Помимо типичных азотистых
оснований (урацил U, цитозин C, аденин А и гуанин G), в молекуле РНК часто
можно встретить много необычных и модифицированных.

Транспортные РНК (тРНК), исследованию вторичной структуры одной из которых
и посвящена эта работа, играют в трансляции роль промежуточного звена между
белками и нуклеиновыми кислотами. Это небольшие молекулы из 70-90
нуклеотидов, которые за счет специфичной последовательности нуклеотидов
(антикодона) "узнают" кодон на матричной РНК. На 3'-конце они несут
аминокислоту, которая согласно генетическому коду соответствует
"узнаваемому" (комплементарному) кодону мРНК.

Результаты

Из исходного PDB-файла (PDB-код 2fmt) была выделена молекула РНК и проведен
анализ, выявляющий комплементарность пар нуклеотидов. Кроме того, в этом
PDB-файле содержалась первичная структура изучаемой тРНК
(последовательность нуклеотидов). На основании данных о комплементарных
взаимодействиях в этой последовательности были предположительно выявлены
элементы вторичной структуры тРНК.


По данным программы find_pair, имеется 10 пар нуклеотидов связанных
водородными связями, но отмеченых как «не уотсон-криковские» Они указаны на
приведенных схемах голубым на черном фоне. Среди них есть связи между T-
шпилькой и D-шпилькой, отвечающие за устойчивость третичной структуры;
соответствующие нуклеотиды выделены зеленым, желтым и розовым на черном
фоне; последняя пара является уотсон-криковской. Три нуклеотида антикодона
выделены красным.
Как уже было сказано ранее, в составе тРНК обычно имеется много
нестандартных оснований (например, типичным является наличие в T-шпильке
метилированного в положении 5 остатка уридина, а также минорного
дигидроуридина в D-шпильке [2]). В моей структуре, что странно, таких
оснований нет. Возможно, это связанно с тем, что организм Staphylococcus
aureus, из которого выделена исследуемая структура, был модифицирован.

|Связанные атомы |
|G22 |G46 |
|O6 |N2 |
|N7 |N1 |


На схеме слева указана нумерация нуклеотидных остатков и две особенности,
которые были описаны в PDB-файле и не найдены программой find_pair. Красной
сплошной линией указана неканоническая водородная связь, указанная только в
PDB-файле
(см. REMARK 103).


Белым на черном фоне указана связь между G50 и C64, которая программой
find_pair выделяется как каноническая, а в PDB-файле - как не уотсон-
криковская.


[pic]

Схема, приведенная выше, выдается программой mfold в числе других возможных
вариантов строения тРНК с заданной последовательностью. Следует обратить
внимание на то, что эта структура не отвечает минимально возможной энергии.
Можно отметить высокое сходство ее со структурой, полученной выше с помощью
find_pair. Прочие структуры, получаемые при вариации параметра P,
программа дает как линейные с внутренними петлями, что не соответствует
структуре, полученной с помощью анализа данных программы find_pair.
Существенное отличие в том, что алгоритмом Зукера не учитываются никакие не
Уотсон-Криковские водородные связи, поэтому их на представленной схеме нет.


Обсуждение

Пространственная форма тРНК поддерживается разными видами взаимодействий
между нуклеотидами в молекуле. Это комплементарные (преимущественно они
сконцентрированы в стеблях, где образуется двойная спираль) и не
комплементарные (которые часто находятся в местах перехода стебля в петлю,
одного стебля в другой или между участками разных шпилек) водородные связи.
Это также и стекинг-взаимодействия (внутриспиральные, междуспиральные или
внеспиральные).

Предсказание вторичной структуры для данной тРНК с помощью алгоритма Зукера
позволяет выделить реально существующие спирали в молекуле, но не может
показать водородные связи между отдаленными (по вторичной структуре)
участками молекулы тРНК, которые в пространстве оказываются рядом.

У тРНК имеется несколько шпилек, каждая из которых играет роль в ее
функционировании. T-шпилька обеспечивает взаимодействие тРНК с рибосомой, D-
шпилька вероятнее всего отвечает за взаимодействие с соответствующей
аминоацил-тРНК-синтетазой. Антикодоновый стебель несет антикодоновую петлю,
а к свободному 3'-концу молекулы, который следует за акцепторным стеблем, и
присоединяется соответствующая аминокислота. Вариабельная петля
предположительно уравнивает длину разных молекул тРНК; ее функции изучены
хуже всего.

Материалы и методы

Исследованная структура тРНК была извлечена из записи 2fmt банка PDB (цепь
D).
Комплементарность пар определена программой find_pair из пакета 3DNA.
Программа представляет список связанных водородными связями нуклеотидов с
указанием их номеров. Затем участки последовательно расположенных
нуклеотидов, связанных с последовательно расположенными нуклеотидами
другого конца цепи (например, 1-72, 2-71.7-66) предполагаются
двухспиральными. Те нуклеотиды, которые не указаны в представленном
программой списке, либо указаны как связанные с очень отдаленными от них
нуклеотидами, расположенными непоследовательно, предполагаются петлями или
выпетливаниями. В итоге получается структура, совпадающая с указанной в
литературе "структурой клеверного листа".

Предсказание вторичной структуры по первичной (последовательности тРНК в
формате FASTA) было выполнено программой mfold при P=15.

Сопроводительные материалы
Благодарности
Огромное спасибо: Щербинину Д. и Нилову Д. - за вдохновение в Грачёвке.
Электричке Калуга-2 - Москва за мысли о биоинформатике. Борщёву Ивану за
помощь мне в упорном труде. Беляевой Марине и Коньковой Аглае за
предоставление ночлега и средства, для выполнения работы. Мне, за то, что,
наконец, научилась думать.