Ασκηση 6η

ΜΕΛΕΤΗ ΤΩΝ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΩΝ ΠΡΩΤΕΙΝΗΣ-DNA ΣΤΟ ΣΥΜΠΛΟΚΟ ΛΑΜΔΑ ΚΑΤΑΣΤΟΛΕΑ/ ΧΕΙΡΙΣΤΗ

Αρχική παρουσίαση από τους W. Olson, H. Berman, and J. Richardson

Περιεχόμενα:

Kin.1 – Σχηματική αναπαράσταση με τον λάμδα καταστολέα και απλοποιημένη την δομή του DNA

Kin.2 - DNA, για την ακολουθία του μισού χειριστή με τις βάσεις σε διαφορετικά χρώματα.

Kin.3 – Ανάλυση των εξειδικευμένων αλληλεπιδράσεων πρωτείνης και DNA που εξαρτώνται από την ακολουθία των βάσεων στην μεγάλη κοιλότητα του DNA.

Kin.4 – Μη εξειδικευμένες αλληλεπιδράσεις μεταξύ πρωτείνης και φωσφορικών του DNA.

Η άσκηση αυτή κάνει χρήση του προγράμματος MAGE του Dr David Richardson, που επιτρέπει την αναπαράσταση ενός μορίου γνωστής τρισδιάστατης δομής με πολλούς τρόπους και την δυνατότητα μετρήσεων. Παρ'ότι υπάρχουν προκαθωρισμένες οπτικές γωνίες (Views) τα μόρια μπορούν να περισταφούν με την χρήση του ποντικιού. Στο επάνω τέταρτο της οθόνης οι μετακινήσεις του ποντικιού με πατημένο το αριστερό πλήκτρο προκαλούν περιστροφές στον αξονα κάθετο στην οθόνη (Z) , ενώ στο κάτω μέρος προκαλούν περιστροφές στους άξονες της οθόνης (X,Y).

Αρχίζοντας το MAGE.

Επιλέξτε το FILE στο μενού στο πάνω μέρος της οθόνης και ανοίξτε το αρχείο Askhsh6.KIN. Η πρώτη από τέσσερεις κινητικές εικόνες θα παρουσιαστεί. Το κείμενο αυτό θα παρουσιαστεί στο παράθυρο TEXT ενώ το παράθυρο CAPTION δίνει τον τίτλο της τρέχουσας εικόνας.

H Kinemage 1 δείχνει το όλο σύμπλοκο καταστολέα- χειριστή σε σχηματική αναπαράσταση με Calphas για τα N-τερματικές δομικές ενότητες του πρωτεϊνικού διμερούς (που κυρίως αλληλεπιδρούν με τις C-τερματικές έλικες). Επίσης τονίζονται και τα μοτίφ έλικα-στροφή-έλικα. Το DNA αναπαρίσταται με γραμμές από το P στο C4' στο P, οι ριβόζες με γραμμές από το C4' στο C1', και κάθε βάση με μία γραμμή από το C1' μέχρι C1'. Στην αρχική όψη η διπλή έλικα του DNA παρουσιάζεται υπό γωνία ώστε να βλέπετε πρός την μεγάλη κοιλότητα όπου ο καταστολέας προσδένεται. Το DNA βρίσκεται στην Β-μορφή και στην περιοχή πρόσδεσης παραμορφώνεται λίγο.

Ασκήσεις.

1. Αναγνωρίστε τα μοτίφ έλικα-στροφή-έλικα δίνοντας τους αριθμούς των αμινοξέων που τα αποτελούν.

2. Αναγνωρίστε τις C-τερματικές έλικες του διμερούς και περιγράψτε πως αλληλεπιδρούν.

Η Kinemage 2 αναπαριστά την πλήρη δομή του DNA για την μισή ακολουθία του χειριστή. Για να διαβάσετε την ακολουθία, ‘σβύστε’ το strand 1 και διαβάστε στο strand 2 σύμφωνα με τους κωδικούς χρωμάτων: G πράσινο, C κίτρινο, A ροζ, T γαλάζιο. Οι φωσφορικές ομάδες και τα σάκχαρα είναι άσπρα για την αλυσίδα 1 και μπλέ για την αλυσίδα 2, και οι υδρογονικοί δεσμοί μεταξύ βάσεων γκρί.

Ασκήσεις.

1. Αναγνωρίστε την ακολουθία των βάσεων από το 5’ άκρο προς το 3’ για την αλυσίδα 2 και γράψτε και την συμπληρωματική της.

2. Πόσοι υδρογονικοί δεσμοί σχηματίζονται μεταξύ των βάσεων στο ολιγονουκλεοτίδιο;

Η Kinemage 3 δέιχνει την λεπτομέρεια της αλληλεπίδρασης του λάμδα καταστολέα (LRP) υπομονάδα B δεσμευμένο στο DNA, δίνοντας έμφαση στις εξειδικευμένες αλληλεπδράσεις των βάσεων που εξαρτώνται από την ακολουθία. Μόνον οι βάσεις που συμμετέχουν έχουν χρωματισμούς. ‘Σβύστε’ διαδοχικά τις αλυσίδες του DNA για να μελετήσετε πώς κατανέμονται οι αλληλεπιδράσεις στην ακολουθία του DNA. Οι υδρογονικοί δεσμοί μεταξύ των βάσεων είναι γκρί και μεταξύ πρωτείνης και βάσεων μώβ. Τα άτομα είναι χρωματισμένα : κόκκινο για το O, μπλέ για το N, και πράσινο για το C.

Ασκήσεις.

1. Αναγνωρίστε ποιά αμινοξέα της πρωτείνης αλληλεπιδρούν με ποιές βάσεις.

2. Πόσοι υδρογονικοί δεσμοί σχηματίζονται μεταξύ πρωτείνης και DNA; (Χρησιμοποιείστε τις διάφορες όψεις (Views) για να διευκολυνθείτε).

Η Kinemage 4 αναπαριστά τις μή εξειδικευμένες αλληλεπιδράσεις με τις φωσφορικές ομάδες της πάλι της υπομονάδας B της LRP και του χειριστή DNA. Υπάρχουν ισχυρές ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις που χρωματίζονται με ρόζ και μερικοί υδρογονικοί δεσμοί μεταξύ DNA και πλευρικών αλυσίδων. Η άλλη σημαντική μη εξειδικευμένη αλληλεπίδραση είναι αυτή μεταξύ DNA και των διπόλων του μοτίφ έλικα-στροφή-έλικα. Η όψη 3 (View3) είναι προβολή προς την έλικα 2 από το Ν-τερματικό άκρο και η όψη 4 (View4) είναι προβολή προς την έλικα 3, που δείχνει την κατεύθυνση τους πρός την φωσφορική ομάδα ενώ ταυτόχρονα σχηματίζουν ένα υδρογονικό δεσμό από ένα από τα αμινομάδες (ΝΗ) στην πρώτη στροφή της έλικας.

Ασκήσεις.

1. Αναγνωρίστε τις μη εξειδικευμένες αλληλεπιδράσεις. Πόσες είναι ηλεκτροστατικές και πόσες υδρογονικοί δεσμοί.

2. Πόση είναι ή απόσταση μεταξύ των άκρων των ελίκων που σχηματίζουν δίπολο και τις φωσφορικές ομάδες; (Επιλέξτε ένα ακραίο άτομο της έλικας)

3. Οι αμινομάδες ποιών αμινοξέων σχηματίζουν υδρογονικούς δεσμούς;

Οι συντεταγμένες είναι από την Brookhaven Data Bank file: 1LRD.

Αναφορά: S.R. Jordan and C.O. Pabo (1988) Science 242: 893 - Crystal structure of lambda repressor-operator complex at 2.5 A resolution