Работа с RasMol и 3DNA: анализ структур A- и B-форм ДНК

Исследовались следующие структуры - 2 модельные A- и B-формы ДНК и некая структура из файла dna35.pdb.

	A-форма	B-форма	Файл dna35.pdb
Тип спирали (правая или левая)	Правая	Правая	Правая
Шаг спирали (Å)	28,02 Ангстрем	33,75 Ангстрем	29,84 Ангстрем
Число оснований на виток	11	10	11
Ширина большой бороздки	7,98 Ангстрем	17,2 Ангстрем	10,99 Ангстрем
Ширина малой бороздки	16,8 Ангстрем	11,68 Ангстрем	16,26 Ангстрем

Измерение в файле gatc-a от фосфата тимина-23, в файле gatc-b от фосфата аденозина-10. В файле dna35 (который несмотря на название содержит двуспиральный участок РНК) измерение велось от атома фосфора фосфата цитозина-13 цепи B. Полученные значения для файла dna35 не являются постоянными, т. к. на данном участке имеется структура, нарушающая расположение бороздок и конфигурацию витков. Это неспаренные и отклоненные от оси спирали нуклеотиды аденозин-8 цепи A, аденозин-8 цепи B. Они не имеют пары и вывернуты наружу. Образуется нечто вроде выпетливания, по одному с каждой стороны. Кроме того, при внимательном рассмотрении видно, что диаметр спирали не одинаков на ее протяжении - цепи расходятся.

Хорошо видно вывернутое основание.

Видно расширение спирали в напрвлении "вглубь".

Результаты программы find_pair

С использованием программ find_pair и analyze были изучены конформационно важные торсионные углы. Ниже можно видеть результаты в виде таблицы.

A-форма

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

B-форма

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

Структура из файла dna35.pdb

Strand I base alpha beta gamma delta epsilon zeta chi 1 C --- --- 63.1 84.7 -148.5 -67.0 -173.2 2 U -78.5 -174.8 51.2 81.4 -151.0 -70.4 -162.9 3 U -73.3 177.0 53.1 77.8 -153.2 -72.8 -157.6 4 G -58.1 171.9 52.2 82.5 -153.5 -75.2 -158.4 5 C -57.7 169.7 49.8 79.5 -147.4 -72.2 -154.5 6 U -55.3 170.7 41.9 75.2 -152.4 -67.0 -155.9 7 G -58.6 178.8 45.4 78.7 --- --- -151.4 8 G --- -130.3 62.2 83.4 -168.2 -56.5 -168.3 9 G -83.8 -153.5 52.2 81.7 -154.7 -64.7 -171.7 10 U -70.3 -172.6 49.3 80.9 -154.7 -72.1 -159.4 11 G -62.0 168.6 53.2 77.5 -156.9 -75.4 -152.3 12 C -59.4 171.8 51.5 80.4 -158.6 -66.1 -160.1 13 A -66.6 -180.0 55.4 80.6 -155.7 -73.4 -156.8 14 C -56.8 165.1 50.2 78.2 -152.5 -74.5 -165.3 15 A -61.5 172.4 55.0 83.7 -159.1 -61.8 -158.1 16 C -71.1 178.5 52.6 85.0 -147.5 -77.7 -160.6 17 A -59.5 167.8 46.5 80.2 -147.9 -77.6 -162.9 18 G -59.5 167.5 52.7 77.2 -152.7 -70.4 -158.5 19 C -56.7 165.5 55.6 79.5 -148.8 -75.0 -166.5 20 A -67.5 175.5 53.8 80.4 -151.4 -78.6 -153.8 21 A -62.1 171.6 50.6 80.8 -156.1 -60.6 -148.8 22 G -72.7 -174.8 50.6 74.3 --- --- -149.9 Strand II base alpha beta gamma delta epsilon zeta chi 1 G -64.2 -178.1 55.6 75.9 --- --- -151.0 2 A -62.3 166.4 54.3 79.1 -155.1 -65.3 -157.3 3 A -59.3 177.1 50.5 81.2 -147.0 -75.9 -165.7 4 C -68.2 166.4 56.4 80.6 -154.8 -71.6 -164.4 5 G -65.9 170.8 53.2 77.8 -142.0 -77.6 -167.2 6 A -63.6 -174.1 48.7 81.7 -152.0 -68.3 -152.8 7 C -64.1 163.3 57.4 79.7 -158.8 -69.5 -161.0 8 A -59.4 170.4 51.6 81.5 -140.2 -76.9 -167.7 9 C -64.6 161.9 59.2 78.7 -149.0 -78.3 -160.1 10 A -69.0 174.6 52.9 80.3 -148.9 -74.1 -160.2 11 C -64.9 176.1 55.0 80.1 -160.2 -68.9 -148.3 12 G -67.9 178.7 54.3 81.3 -160.0 -64.8 -154.0 13 U -70.8 -168.5 50.1 83.6 -159.3 -65.9 -171.4 14 G --- -159.8 47.0 81.5 -156.3 -66.8 -173.4 15 G --- -129.9 47.5 81.4 --- --- -161.4 16 G -69.9 -172.6 45.4 79.7 --- --- -147.3 17 U -63.1 178.6 50.4 80.7 -155.6 -63.5 -159.4 18 C -66.8 176.7 53.3 79.6 -151.7 -73.5 -164.4 19 G -66.9 163.6 60.4 79.5 -161.5 -70.2 -161.2 20 U -66.1 165.3 56.8 80.7 -148.8 -72.7 -160.7 21 U -72.3 172.9 56.7 81.2 -142.1 -75.2 -169.3 22 C --- --- 67.1 82.5 -142.8 -75.9 -161.2

Из анализа торсионных углов видно в первую очередь, что последняя структура не имеет такой жесткой формы как модельные. Однако по совокупности она больше похожа на A-форму ДНК. Данные визуального анализа подтвердились.

Стопочные модели нуклеиновых кислот

A-форма ДНК, вид с торца Виден канал внутри спирали.

A-форма ДНК, вид сбоку

B-форма ДНК, вид с торца

B-форма ДНК, вид сбоку

Исследуемая структура, вид сбоку Хорошо видны отклоненные основания.