Структура тРНК к аспарагиновой кислоте из Escherichia Coli

Структура тРНК к аспарагиновой кислоте из Escherichia Coli
Автор: Цой Ольга (202 гр.)
Аннотация: Анализ вторичной и третичной структур тРНК к аспарагиновой кислоте из
Escherichia Coli средствами биоинформатики.
Ключевые слова: тРНК, вторичная структура, третичная структура, «клеверный лист», Lобразная структура [1].
Введение:
Объектом изучения в данной работе является тРНК к аспарагиновой кислоте из Escherichia Coli.
Транспортная РНК (тРНК) - это особый тип рибонуклеиновых кислот, основное назначение
которых состоит в переносе аминокислот к месту синтеза белка (в рибосому) и обеспечении их
включения в синтезирующуюся белковую цепь [1]. Известно, что тРНК имеет вторичную
структуру клеверного листа [2], которая в 3D складывается в L-образную структуру.
Цель данной работы – изучить особенности вторичной и третичной структуры тРНК, описать
закономерности ее строения.
Результаты
Вторичная структура.
.
(15)
C H2U G*A
G
|
(19) G*
|
H2U H2U A
D-плечо
С
|
|
G
U
|
|
A
5’
3’
G-----C
G-----C
Акцепторное плечо
A-----U
G-----U
C-----G
G-----C
(60)
G-----C PSU G C C C U G A
4SU
| | | |
G (58)
A
| | | |
C*(57)
G C G G G 5MU PSU
U G
C*(49)
TC-плечо
| |
U
| |
G7M
A U
G
A-----G
C-----G
C-----G
U-----A
G-----C
C-----G
Антикодоновое плечо
C-----C
U
2MA
QUO U
С
Обозначения:
-неканонические пары - синий шрифт
-антикодон - красный шрифт
-нестандартные основания:
 4SU 4-тиоуридин-5'-монофосфат
 H2U 5,6-дигидроуридин-5'-монофосфат
 QUO 2-амино-7-диазо-(2'',3''-дигидрокси-циклоентиламин)-гуанозин-5'-монофосфат
 2MA 2-метил-аденозин-5'-монофосфат
 G7M N7-метил-гуанозин-5'-монофосфат

5MU 5-метил-уридин 5'-монофосфат

PSU псевдоуридин-5'-монофосфат
-контакты, отвечающие за поддержание третичной структуры:

Водородные: фиолетовый и зеленый шрифт со звездочкой

Неспиральный стэкинг: желтая и голубая заливки.
Контакты нуклеотидов, отвечающих за стабильность L-образной пространственной
структуры тРНК.
На основании изучения третичной структуры тРНК получена таблица контактов, отвечающих за
ее поддержание.
Примечание: Т.к. с 20 нуклеотида нумерация в последовательности и на схеме выше перестает
совпадать (т.к. нуклеотиды 20 и 21 в последовательности в pdb файле пронумерованы как 20 и
20А), то на данной таблице представлена нумерация нуклеотидов согласно pdb файлу и не
совпадает со схемой вторичной структуры, представленной выше.
ТИП СВЯЗИ
Водородная
Водородная
Неспиральный
стэкинг
Неспиральный
стэкинг
ПЕРВЫЙ
НУКЛЕОТИД
G15
G19
G19
ВТОРОЙ
НУКЛЕОТИД
C48
C56
G57
G15
G59
ТРЕТИЙ
НУКЛЕОТИД
G18
Предсказание вторичной структуры с помощью программы Зукера.
Схема вторичной структуры тРНК, полученная с помощью программы Зукера.
Обсуждение.
L-образная структура поддерживается водородными связями и неспиральным стэкингом
между нуклеотидами, расположенными на D и TC плечах.
Предсказанная программой Зукера вторичная структура практически полностью
совпадает с данными, полученными по 3D, за некоторыми неточностями. А именно:
пытаясь минимизировать энергию молекулы математическими методами, программа не
отслеживает все возможные неканонические пары (из всех реально представленных на 3D
структуре, на предсказанной показана только одна.) Кроме того, т.к. программе
неизвестна природа нестандартных нуклеотидов (все они обозначены единым символом
Х), то и они оказываются спаренными, практически в равной мере, как и остальные
нуклеотиды. Кроме того, данной программой невозможно предсказать наличие
псевдоузлов.
Коротко о роли структуры тРНК в ее функционировании [2].
Молекулы всех видов тРНК имеют четыре основных плеча. Акцепторное состоит из
«стебля», именно здесь происходит связывание с аминокислотой. Остальные плечи
состоят из «стебля» и петель из неспаренных оснований. Антикодоновое плечо узнает
нуклеотидный триплет (кодон). D-плечо получило свое названия из-за наличия в нем
дигидроуридина, TC – плечо содержит псевдоуридин. Дополнительные плечи наиболее
вариабельны.
Сопроводительные материалы.
В файле 1efw.spt содержится скрипт для Rasmol, позволяющий визуализировать основные
элементы структуры тРНК из PDB записи 1efw.
Материалы и методы
3D структура tRNA извлечена и записи 1efw из Protein Data Bank. Комплементарность пар
определена программой find_pair пакета 3DNA.
Результаты обработаны с помощью программы analyze пакета 3DNA и программы
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)
2. Р. Мари, Д. Греннер, П. Мейес, В. Родуэлл, 1993. Биохимия человека. 61-62.