Структура Val-кодирующей тРНК из организма Thermus

Структура Val-кодирующей тРНК из организма Thermus
Thermophilus.
Автор: Тужиков А.
По данным рентгенографического анализа комплекса 1gax валин-кодирующей тРНК и
белка Валин-тРНК-синтетазы из организма Thermus Thermophilus, удалось определить
положение спиральных участков цепи тРНК, образованных в результате взаимодействия
комплементарных участков цепи, а также петли и выпетливания. На основе полученных
данных была построен вариант возможной вторичной структуры тРНК и сделаны
предположения а контактах, поддерживающих L-образную структуру молекулы. Был
создан скрипт-файл, позволяющий отметить с помощью программы raswin все элементы
структуры на трехмерной модели молекулы.
Ведение
[1]РНК- полинуклеотид длинной от 70 и более мономерных единиц. Цепь РНК
составляют 4 вида азотистых оснований. Как и в структуре ДНК, молекула содержит
аденин, гуанин и цитозин, а Тимин заменен на урацил, у которого отсутствует 5метильная группа. Нуклеотиды РНК соединены 5`-3`-фосфодиэфирными связями, но из-за
наличия 2`-ОН группы связь Р-О более чувствительна к воздействию щелочей и
ферментов, расщипляющих РНК. Большинство клеточных РНК- одноцепочечные
молекулы, хотя некоторые вирусные геномы, в том числе и геномы ретровирусов,
представлены двухцепочечными РНК, напоминающими А-форму ДНК. В одиночных
цепях образуются короткие внутримолекулярные двухцепочечные участки. Это связано с
тем, что в структуре часто присутствуют участки комплементарных оснований, которые
спариваюся и образут парные участки. Неспаренные участки образую либо большие
петли, либо-малые выпетливания. Таким образом, вторичную структуру РНК можно
представить в виде клеверного листа. Помимо кононических пар A-U,G-C, может
образововаться пара G-U, менее стабильная, чем G-C, так как в отличие от G-C, она
образована не тремя, а лишь двумя водородными связями.
Пространственная структура РНК обусловлена спирализацией двухцепочечных
участков, а также разичными внутриструтурнми взаимодействиями, например
водородными связями или Ван-дер-ваальсовыми взаимодействиями различных участков
цепи.
Цель данной работы – изучить структуру тРНК(Val) из организма Thermus
Thermophilus по последовательности и рентгенографическому анализу молекулы.
Результаты.
Таблица структурных элементов:
Элемент
Спираль1
Спираль2
Спираль3
Спираль4
Спираль5
Спираль6
Спираль7
Спираль8
Спираль9
Спираль10
Соответствующие номера нуклеотидов
901-907C, 965-971C
948-952C, 960-964C
953C, 957C
954C, 917C
938-943C, 925-930C
914C, 908C
915C, 947C
916C, 958C
918C, 955C
910-913С, 921-924С
Выпетливание1
Выпетливание2
Выпетливание3
Выпетливание4
Выпетливание5
Выпетливание6
Петля1
Антикодон
Акцепторный конец
919-920C
909C
944-946C
956C
959C
972С
931-937C
933-935С
973-975С
Все данные таблицы получены на основании работы программы find_pairs. Ниже
приведены комплементарные участки цепи, полученные приобработке программой Pdb
файла 1gax.
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
27
28
Stran
(0.005)
(0.003)
(0.005)
(0.006)
(0.006)
(0.008)
(0.005)
(0.006)
(0.004)
(0.009)
(0.004)
(0.008)
(0.003)
(0.006)
(0.005)
(0.007)
(0.005)
(0.008)
(0.007)
(0.006)
(0.008)
(0.012)
(0.006)
(0.006)
(0.007)
(0.011)
(0.006)
(0.017)
dI
C:.
C:.
C:.
C:.
C:.
C:.
C:.
C:.
C:.
C:.
C:.
C:.
C:.
C:.
C:.
C:.
C:.
C:.
C:.
C:.
C:.
C:.
C:.
C:.
C:.
C:.
C:.
C:.
901
902
903
904
905
906
907
948
949
950
951
952
953
954
938
939
940
941
942
943
910
911
912
913
914
915
916
918
Stran
_:[..G]G-----C[..C]:.
_:[..G]G-----C[..C]:.
_:[..G]G-----C[..C]:.
_:[..C]C-----G[..G]:.
_:[..G]G-----C[..C]:.
_:[..G]G-----C[..C]:.
_:[..C]Cx----G[..G]:.
_:[..G]G-----C[..C]:.
_:[..U]U-----A[..A]:.
_:[..A]A-----U[..U]:.
_:[..G]G-----C[..C]:.
_:[..G]G----xC[..C]:.
_:[..U]U-**-xA[..A]:.
_:[..U]Ux**+xG[..G]:.
_:[..G]G-----C[..C]:.
_:[..C]C-----G[..G]:.
_:[..G]G-----C[..C]:.
_:[..A]A-----U[..U]:.
_:[..G]G-----C[..C]:.
_:[..A]Ax*---G[..G]:.
_:[..G]G-----C[..C]:.
_:[..C]C-----G[..G]:.
_:[..U]U-----A[..A]:.
_:[..C]C----xG[..G]:.
_:[..A]A-**-xU[..U]:.
_:[..G]G-**+xC[..C]:.
_:[..C]Cx*--xG[..G]:.
_:[..G]G-----C[..C]:.
dI
971
970
969
968
967
966
965
964
963
962
961
960
957
917
930
929
928
927
926
925
924
923
922
921
908
947
958
955
I
_:C
_:C
_:C
_:C
_:C
_:C
_:C
_:C
_:C
_:C
_:C
_:C
_:C
_:C
_:C
_:C
_:C
_:C
_:C
_:C
_:C
_:C
_:C
_:C
_:C
_:C
_:C
_:C
He
(0.005)
(0.007)
(0.005)
(0.006)
(0.003)
(0.005)
(0.008)
(0.008)
(0.004)
(0.003)
(0.002)
(0.005)
(0.006)
(0.006)
(0.004)
(0.007)
(0.004)
(0.007)
(0.007)
(0.007)
(0.011)
(0.008)
(0.011)
(0.005)
(0.006)
(0.005)
(0.006)
(0.004)
Среди пар оснований встречается лишь одна неканоническая пара оснований:
G-A (на схеме ниже отмечена светло-зеленым выделением)
lix
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x
+
Схема вторичной структуры:
C
U
A
A
C
C
U
A
C
C
-
U
U
G
G
A
U
G
U
C
A
C
G
C
G
A
G
A
G
G
A
C
-
A
A
G
A
G
G
U
C
C
G
G
C
A
U
A
G
C
U
C
C
G
C
U
C
G
C
-
G
5`
C
G
G
C
G
G
G
-
G
C
C
G
C
C
C
A
C
C
3`
A
Условные обозначения:
А - основание, принадлежащее спаренному участку
А - основание, принадлежащее выпетливанию
А - основание, принадлежащее петле
A - основание, принадлежащее антикодону
А – основание, принадлежащее акцепторному концу
- связи между комплементарными основаниями,
поддерживающими третичную структуру
- ход цепи
Таблица контактов, поддерживающих L-образную структуру:
Пара оснований
Номера нуклеотидов
C-G
917-954
C-G
918-955
U-G
919-953
A-U
908-914
C-G
915-947
Результатом работы программы Зукера стали несколько вариантов вторичной структуры.
Наиболее соответствующим действительности стал вариант приведенный ниже.
Обсуждение
Очевидно, что структура тРНК с учетом всех парных цепей не может быть уложена в одну
плоскость. Следовательно можно предполагать, что некоторые их комплементарных
участков участвуют в поддержании третичной стуктуры.
Структура цепи тРНК большей своей частью состоит из спиральных участков,
встречаются редкие выпетливания и лишь одна петля с антикодоном. Такое строение
подразумевает большое количество внутримолекулярных связей, что позволяет сделать
предположение о высокой устойчивости молекулы.
Сопроводительные материалы
В файле 1gax.scr содержится скрипт для Rasmol, позволяющий визуализировать основные
элементы структуры тРНК из PDB записи 1gax.
Материалы и методы
3D структура tRNA извлечена из записи 1gax Protein Data Bank.
Комплементарность пар определена программой find_pair пакета 3DNA.
Результаты обработаны с помощью MSWord, MSExcel, RasWin, Far, Photoshop.
Литература
[1] М.Сингер, П.Берг «Гены и Геномы» из-во «Мир».