Вторичная структура тРНК глутамина из Escherichia coli

Вторичная структура тРНК глутамина из Escherichia coli
и внутримолекулярные контакты, поддерживающие ее третичную структуру.
Автор
Сурова Галина 2 курс, ФББ.
Аннотация был проведен анализ вторичной и третичной структуры, а также внутренних
взаимодействий в молекуле тРНК глутамина.
Ключевые слова тРНК, вторичная структура, третичная структура, спираль, центральная
петля, добавочная петля, D-петля, T-петля, L-образная пространственная структура тРНК,
модифицированный нуклеотид, комплиментарность, антикодон.
Введение Транспортная РНК (тРНК) - это особый тип рибонуклеиновых кислот
отвечающих за распознавание и транспорт аминокислот к месту синтеза белка (в
рибосому) и обеспечивающих их включения в синтезирующуюся белковую цепь.
Известно, что тРНК имеет вторичную структуру клеверного листа, которая в 3D
складывается в L-образную структуру. Цель данной работы – проанализировать
особенности вторичной и третичной структуры тРНК, описать закономерности ее
строения.
Результаты
Последовательность нуклеотидной цепи тРНК глутамина:
2 GGGGUAUCGC CAAGCGGUAA GGCACCGGAU UCUGAUUCCG GCAUUCCGAG
53GUUCGAAUCC UCGUACCCCA GCCA
Данные таблицы межмолекулярных взаимодействий получены на основании работы
программы find_pairs. Ниже приведены данные о контактах в комплементарных участках
цепи.
.2
.3
.4
.5
.6
.7
.10
.11
.12
.13
.14
.15
.18
.19
.26
.27
.28
.29
.30
.31
.32
.33
.49
.50
.51
.52
.53
.54
Пара
комплементарных
оснований
:[..G]G-----C[..C]:..
:[..G]G-----C[..C]
:[..G]G-----C[..C]
:[..G]G-----C[..C]
:[..U]U-----A[..A]
:[..A]A-----U[..U]
:[..G]G-----C[..C]
:[..C]C-----G[..G]
:[..C]C-----G[..G]
:[..A]A-**+-A[..A]
:[..A]A-*---A[..A]
:[..G]G-**+-C[..C]
:[..G]G-**+-U[..U]
:[..G]G-----C[..C]
:[..A]A-*---C[..C]
:[..C]C-----G[..G]
:[..C]C-----G[..G]
:[..G]G-----C[..C]
:[..G]G-----C[..C]
:[..A]A-----U[..U]
:[..U]U-*---U[..U]
:[..U]U-*---A[..A]
:[..C]C-----G[..G]
:[..G]G-----C[..C]
:[..A]A-----U[..U]
:[..G]G-----C[..C]
:[..G]G-----C[..C]
:[..U]U-**--A[..A]
71
70
69
68
67
66
25
24
23
45
21
48
55
56
44
43
42
41
40
39
38
37
65
64
63
62
61
58
Вторичная структура молекулы тРНК, построенная на основании таблицы
межмолекулярных контактов:
Пары неканонических (нестандартных) оснований:
.13
.14
.18
.26
.32
:[..A]A-**+-A[..A]
:[..A]A-*---A[..A]
:[..G]G-**+-U[..U]
:[..A]A-*---C[..C]
:[..U]U-*---U[..U]
45
21
55
44
38
Нестандартные основания и псевдоузлы отсутствуют. Антикодон CUG.
Контакты, предположительно, отвечающие за стабильность L-образной
пространственной структуры тРНК:
Тип связи
13
:[..A]A-**+-A[..A]
45 водородная
.18
:[..G]G-**+-U[..U]
55 водородная
:[..G]G----водородная
.19
.15
C[..C]
:[..G]G-**+C[..C]
56
водородная
48
Также, на мой взгляд, неспиральный стекинг может образовываться между основаниями :
9-45, 45-21, 21-48, 18-58, 18-57, 19-57.
Остатки 21-8-14 и 13-22-45 образуют тройные контакты.
Предсказанная программой mfold при помощи алгоритма Зукера схема вторичной
структуры данной т-РНК:
Обсуждение L-образная структура тРНК поддерживается за счет образования
водородных связей и стэкинг-взаимодействий между нуклеотидами различных петель.
Это видно на изображенной выше вторичной структуре тРНК и подтверждается при
рассмотрении в 3D с помощью программы RasMol. Подобная структура является
наиболее оптимизированной и позволяет тРНК четко и быстро функционировать,
осуществляя взаимодействие с кодоном на мРНК. Структура так же обеспечивает
полноценное связывание тРНК с соответствующей аминокислотой.
Сопроводительные материалы В файле 1gtr.spt содержится скрипт для Rasmol,
позволяющий визуализировать основные элементы структуры тРНК из PDB записи
1gtr.ent
Материалы и методы 3D структура tRNA извлечена из записи 1gtr.pdb Protein Data
Bank. Комплементарность пар определена программой find_pair пакета 3DNA. Для
предсказания вторичной структуры использовалась программа mfold. Результаты
обработаны с помощью Word и RasMol.
Литература
1. О.О.Фаворова, 1998. Строение транспортных РНК и их функция на первом
(предрибосомальном) этапе биосинтеза белков. Соросовский образовательный
журнал, №11, 71-77 (http://www.pereplet.ru/nauka/Soros/pdf/9811_071.pdf)
Ниже приведен текст скрипт-файла для Rasmol
echo This is a Rasmol script to demonstrate tRNA structure 1gtr.
echo load 1gtr.pdb
restrict *b
define helix1 2-7, 66-71
define helix2 10-12, 23-25
define helix3 26-33, 37-44
define helix4 49-53, 61-65
define hel helix1, helix2, helix3, helix4
echo tRNA helices are defined as helix1, helix2, helix3, helix4
echo helices is for joint of helix1, helix2, helix3, helix4
define loop1 8-9
define loop2 13-22
define loop3 45-48
define loop4 54-60
define loops loop1, loop2, loop3, loop4
echo tRNA loops are defined as loop1, loop2, loop3, loop4
echo loops is for joint of loop1, loop2, loop3, loop3, loop4
define knot1 26, 44
define knot2 32, 38
define knots knot1, knot2
echo tRNA knots are defined as knot1, knot2
echo knots is for joint of knot1, knot2
define anticodon 34-36
echo tRNA anticodon is defined
select all
color white
center selected
zoom 150
echo press any button to color helices red
pause
select hel
color red
echo press any button to color loops green
pause
select loops
color green
echo press any button to color knots blue
pause
select knots
color blue
echo press any button to color anticodon yellow
pause
select anticodon
color yellow
pause
echo CUG anticodon is in yellow!
pause
echo
Thank you