Структура Треонин-тРНК Esherichia coli

Структура Треонин-тРНК Esherichia coli.
Автор: Толмачева Н. (ФББ 202 группа)
Аннотация: изучение вторичной и третичной структуры транспортной
РНК (тРНК) различными методами биоинформатики
Ключевые слова: вторичная и третичная структуры тРНК
Введение
Основной задачей тРНК является доставка к рибосоме активных остатков
аминокислот и обеспечивать их включение в синтезирующуюся белковую цепь (1). РНК, о
которой пойдет речь в этом отчете, транспортирует треонин.
Вторичная структура любой тРНК напоминает клеверный лист, а в пространстве
молекула тРНК похожа на букву L .
Целью настоящей работы стало изучение взаимодействий за счет которых
образуются вторичная и третичная структуры треонин-тРНК кишечной палочки.
Результаты
1. Вторичная структура.
При помощи программы find_pair были найдены все комплементарные пары тРНК.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
Strand I
(0.029)
(0.011)
(0.012)
(0.014)
(0.012)
(0.011)
(0.017)
(0.011)
(0.007)
(0.016)
(0.014)
(0.008)
(0.008)
(0.004)
(0.007)
(0.010)
(0.006)
(0.006)
(0.010)
(0.007)
(0.006)
(0.007)
(0.005)
(0.016)
(0.037)
(0.009)
Strand II
B:...1_:[..G]G-----C[..C]:..72_:B
B:...2_:[..C]C-----G[..G]:..71_:B
B:...3_:[..C]C-----G[..G]:..70_:B
B:...4_:[..G]G-----C[..C]:..69_:B
B:...5_:[..A]A-----U[..U]:..68_:B
B:...6_:[..U]U-----A[..A]:..67_:B
B:...7_:[..A]Ax----U[..U]:..66_:B
B:..49_:[..G]G-*---U[..U]:..65_:B
B:..50_:[..U]U-----A[..A]:..64_:B
B:..51_:[..A]A-----U[..U]:..63_:B
B:..52_:[..G]G-----C[..C]:..62_:B
B:..53_:[..G]Gx---xC[..C]:..61_:B
B:..39_:[..U]U-----A[..A]:..31_:B
B:..40_:[..G]G-----C[..C]:..30_:B
B:..41_:[..C]C-----G[..G]:..29_:B
B:..42_:[..G]G-----C[..C]:..28_:B
B:..43_:[..A]A-*---G[..G]:..27_:B
B:..44_:[..A]Ax*---A[..A]:..26_:B
B:..10_:[..G]G-----C[..C]:..25_:B
B:..11_:[..C]C-----G[..G]:..24_:B
B:..12_:[..U]U-----A[..A]:..23_:B
B:..13_:[..C]C----xG[..G]:..22_:B
B:..14_:[..A]A-**-xU[..U]:...8_:B
B:..15_:[..G]Gx**+xC[..C]:..48_:B
B:..19_:[..G]Gx---xC[..C]:..56_:B
B:..35_:[..G]G-**+-U[..U]:..36_:B
Helix
(0.016)
(0.011)
(0.017)
(0.005)
(0.011)
(0.006)
(0.013)
(0.013)
(0.009)
(0.016)
(0.017)
(0.011)
(0.013)
(0.009)
(0.008)
(0.017)
(0.027)
(0.003)
(0.019)
(0.012)
(0.020)
(0.013)
(0.009)
(0.014)
(0.018)
(0.006)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x
+
+
Таким образом стало возможно выделить четыре спиральных участка, (отмечены разными
цветами.)
Спираль 1
1-7, 66-72
Спираль 2
49-53, 61-65
Спираль 3
39-44, 26-31
Спираль 4
10-13, 22-25
На основе сведений о спиральных участках и полной последовательности тРНК была
нарисована схема вторичной структуру молекулы.
A
C
C
A
– C
– G
- G
- C
- U
- A
- U
-антикодон
G
акцептроный
C
стебель
C
G
A
U
D-петля
A
DhuGACUCGAU
UAUCCUCAG
Dhu
||||
|||||
C
Т-петля
GGDhuAGAGCA-AG
CGUAGG5muPsu
G-A G7mU
C-G
G-C
C-G
A-U
U
A
U
Aet
CGU
антикодон
-нестандартные
основания
- соответствующие нуклеотиды, водородная связь между которыми приводит к
стабилизации третичной структуры тРНК
- водородные связи в неканонических парах
Схема Вторичной структуры тРНК, полученная при помощи алгоритма Зукера.
2. Третичная структура.
Стабильность Г-образной структуры, помимо водородных связей, которые образуются
между комлементарными парами 8(U)-14(A), 15(G)-48(С) ,56(С)-19(G), (которые
отмечены на вторичной структуре), так же обеспечивается:
1)Интеркаляция 57 нуклеотида в систему 56(С)-19(G), 55(Psu)-18(G)
2)Так же как и неспиральный стекинг между комплементарной парой 15(G)-48(C) и
«вклинившимся» 59(С) нуклеотидом.
3)Также существуют дополнительные водородные связи между тремя нуклоидами(8(U),
14(A), 21(A)), лежащими в одной плоскости. Некоторые из возможных водородных связей
показаны на рисунках:
Обсуждение
Как ни странно, но вторичная структура, полученная по Зукеру, очень похоже
построенную мной.
Вторичная структура:
По Зукеру
A
C
C
A
– C
– G
- G
- C
- U
- A
- U
G
акцептроный
C
стебель
C
G
A
U
D-петля
A
DhuGACUCGAU
UAUCCUCAG
Dhu
||||
|||||
C
Т-петля
GGDhuAGAGCA AG
CGUAGG5muPsu
G A G7mU
C-G
G-C
C-G
A-U
U-A
U
Aet
СGU
Антикодон
Построенная мной
A
C
C
A
– C
– G
- G
- C
- U
- A
- U
G
акцептроный
C
стебель
C
G
A
U
D-петля
A
DhuGACUCGAU
UAUCCUCAG
Dhu
||||
|||||
C
Т-петля
GGDhuAGAGCA-AG
CGUAGG5muPsu
G-A G7mU
C-G
G-C
C-G
A-U
U
A
U
Aet
СGU
антикодон
Красным отмечены различия
Видимо образование нестандартных пар является энергетически не выгодным, поэтому в
структуре построенной по Зукеру две из трех таких пар не существует.
Интересно, что все дополнительные взаимодействия, которые поддерживают третичную
структуры тРНК появляются рядом или при непосредственном участии нуклеотидов,
которые образуют комплементарные взаимодействия, стабилизирующие третичную
структуру.
Материалы и методы
3D структура тРНК получена в Protein Data Bank (2). ID: 1QF6
Комплементарность пар определена программой find_pair пакета 3DNA.
Результаты обработаны с помощью Word и RasMol.
Сопроводительные материалы.
В файле 1qf6.txt содержится скрипт для Rasmol, позволяющий визуализировать основные
элементы структуры тРНК.
# This is a Rasmol script to demonstrate
tRNA structure 1qf6.
# In order to automatically load PDB file
you may insert the following line
tRNA helices are defined as hel1, ..., hel4
anticodon is defined as anticodon
tRNA loops are defined as loop1, loop2
tRNA knots are defined as knot1, knot2
free 3'-end is defined as lend
enjoy structure of E.coli glutamine tRNA
Helices is blue green.
CGU anticodon is in red
D-loop is blue & T-loop is pink
Knots is in purple!
3'-end is brown.
Now you can study the 3D-structure of this
pretty tRNA
Благодарности
Благодарю Головина А.В., за бесценные советы при выполнении задания.
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)
2. Protein Data Bank
(http://www.rcsb.org/pdb/cgi/explore.cgi?pid=60551096549937&pdbId=1IL2).