Комплексы ДНК-белок

1. Поиск ДНК-белковых контактов в заданной структуре

скрипт с определениями множеств:
1. Множество атомов кислорода рибозы (set1)
2. Множество атомов кислорода в остатке фосфорной кислоты (set2).
3. Множество атомов азота в азотистых основаниях (set3).
скрипт, вызов которого в RasMol даст последовательное (с паузами) изображение всей структуры, только ДНК в проволочной модели, той же модели, но с выделенными шариками множеством атомов set1, затем set2 и set3.

Исследование природы ДНК-белковых контактов

Контакты разного типа в комплексе 1mdm.pdb

Контакты атомов белка с	Полярные	Неполярные	Всего
остатками 2'-дезоксирибозы	10	4	15
остатками фосфорной кислоты	23	0	23
остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки	6	3	9
остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки	5	0	5

Cкрипт, в котором определены множества полярных и неполярных атомов.
Из таблицы видно, что полярных взаимодействий между белком и ДНК гораздо больше, чем неполярных, особенно с остатками фосфорной кислоты. Вероятно, это связано с тем, что от остова ДНК отходит наружу множество кислородов.
Полярных взаимодействий внутри малой бороздки почти столько же, сколько и в большой (хотя можно было бы предположить,что в малой бороздке взаимодействий будет гораздо меньше, что отчасти оправдано для неполярных взаимодействий). Скорее всего, это связано со взаимным расположением ДНК и белка: белок состоит из 2 субъединиц, соединенных тонким, одноцепочечным мостиком, который пролегает как раз в малой бороздке, где и находятся все 5 полярных контактов.

Получение популярной схемы ДНК-белковых контактов с помощью nucplot

Возможные распознающие контакты

а) На полученной схеме нет определённого аминокислотного остатка, который бы имел больше всего контактов с ДНК. Однако есть а.о., у которых всего по 2 контакта. Так Asn21 с A17 и C16 (D), Gly30 с C15 (C) и G13 (D), Gly84 с C17 (C) и G11 (D), Gly85 с C18 (C) и G10 (D).
б) Вероятно, что Arg наиболее важнен для распознавания последовательности ДНК, так как он имеет в некотрых местах по 2 водородные связи, к тому же данная аминокислота соединяется именно с азотистым основанием, а не сахаром или остатком фосфорной кислоты.

2. Предсказание вторичной структуры заданной тРНК

1. Предсказание вторичной структуры тРНК путем поиска инвертированных повторов
При помощи программы einverted из пакета EMBOSS были найдены инвертированные участки в исследуемой тРНК. Результаты этой программы базируются на "выравнивании" нуклеотидов относительно комплементраных им. Параметры для получения предсказания, наиболее близкого к реальной структуре: вес совпадения = 5, вес несовпадения = -5, штраф за гэп = 12. Предсказание, наиболее близкое к реальной структуре, достигается при задании параметра P=10 (при этом значении создавалось 3 схемы, подходит третья):
2. Предсказание вторичной структуры тРНК по алгоритму Зукера.
Программа mfold из пакета EMBOSS реализует алгоритм Зукера. В программе я подбирала параметр P; наиболее близкое к реальной струтуре предсказание появилось при значении P=10 ( при этом значении создавалось 3 схемы, подходила третья):

Реальная и предсказанная вторичная структура тРНК

Участок структуры	Позиции в структуре (по результатам find_pair)	Результаты предсказания с помощью einverted	Результаты предсказания по алгоритму Зукера
Акцепторный стебель	(5') 1-7 (3') (5') 66-72 (3') Всего 7 пар	предсказано 0 пар	предсказано 6 пар из 7 (кроме 7-66)
D-стебель	(5') 10-13 (3') (5') 22-25 (3') всего 4 пары	предсказано 0 пар	все 4 пары предсказаны
T-стебель	(5') 49-52 (3') (5') 62-65 (3') всего 4 пары	предсказано 5 пар (дополнительная 53-61)	предсказаны все 4 пары + 1 лишняя (53-61)
Антикодоновый стебель	(5') 39-43 (3') (5') 27-31 (3') всего 5 пар	предсказано 5 пар	все 5 пар предсказаны
Общее число канонических пар нуклеотидов	20	10	20

Наиболее точными способами определения вторичной структуры тРНК, по моему мнению, являются программа find_pair и алгоритм Зукера. Второй является предпочтительней, так как создает схему строения тРНК, что гораздо наглядней. При помощи einverted можно предсказать только часть вторичной структуры тРНК, причём результаты могут сильно меняться от введения разных параметров.