Name: Analiza i budowa struktur kwasów nukleinowych za pomocą 3DNA (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-04-26T12:00:00.000+00:00
Duration: 16 min 24 s
Description: Poznaj analizę struktur kwasów nukleinowych za pomocą oprogramowania 3DNA. Naucz się wizualizować i modyfikować struktury DNA oraz RNA w celu badania ich przestrzennej organizacji.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Jesteśmy wdzięczni Jiřímu Šponerowi za udostępnienie współrzędnych podwójnych helis DNA wygenerowanych w symulacjach dynamiki molekularnej. Dziękujemy również Nadzie Spackovej za pomoc w pobieraniu tych struktur. Z wdzięcznością potwierdzamy wsparcie niniejszej pracy dzięki grantom badawczym USPHS GM34809 i GM096889.

<ol><li>Lu, X. -J., Olson, W. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3DNA%3A+a+software+package+for+the+analysis%2C+rebuilding%2C+and+visualization+of+three-dimensional+nucleic+acid+structures%5BTitle%5D)+AND+%22Nucleic+Acids+Res%22%5BJournal%5D)">3DNA: a software package for the analysis, rebuilding, and visualization of three-dimensional nucleic acid structures.</a> Nucleic Acids Res. 31, 5108-5121 (2003).</li>
<li>Lu, X. -J., Olson, W. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3DNA%3A+a+versatile%2C+integrated+software+system+for+the+analysis%2C+rebuilding%2C+and+visualization+of+three-dimensional+nucleic-acid+structures%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Protocols%22%5BJournal%5D)">3DNA: a versatile, integrated software system for the analysis, rebuilding, and visualization of three-dimensional nucleic-acid structures.</a> Nature Protocols. 3, 1213-1227 (2008).</li>
<li>Zheng, G., Lu, X. -J., Olson, W. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Web+3DNA-a+web+server+for+the+analysis%2C+reconstruction%2C+and+visualization+of+three-dimensional+nucleic-acid+structures%5BTitle%5D)+AND+%22Nucleic+Acids.+Res%22%5BJournal%5D)">Web 3DNA-a web server for the analysis, reconstruction, and visualization of three-dimensional nucleic-acid structures.</a> Nucleic Acids. Res. 37, W240-W246 (2009).</li>
<li>Xin, Y., Olson, W. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((BPS%3A+a+database+of+RNA+base-pair+structures%5BTitle%5D)+AND+%22Nucleic+Acids+Res%22%5BJournal%5D)">BPS: a database of RNA base-pair structures.</a> Nucleic Acids Res. 37, D83-D88 (2009).</li>
<li>Zheng, G., Colasanti, A. V., Lu, X. -J., Olson, W. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3DNALandscapes%3A+a+database+for+exploring+the+conformational+features+of+DNA%5BTitle%5D)+AND+%22Nucleic+Acids+Res%22%5BJournal%5D)">3DNALandscapes: a database for exploring the conformational features of DNA.</a> Nucleic Acids Res. 38, 267-274 (2010).</li>
<li>Tolstorukov, M. Y., Colasanti, A. V., McCandlish, D., Olson, W. K., Zhurkin, V. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+%27roll-and-slide%27+mechanism+of+DNA+folding+in+chromatin.+Implications+for+nucleosome+positioning%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mol.+Biol%22%5BJournal%5D)">A novel 'roll-and-slide' mechanism of DNA folding in chromatin. Implications for nucleosome positioning.</a> J. Mol. Biol. 371, 725-738 (2007).</li>
<li>Lu, X. -J., Olson, W. K., Bussemaker, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+RNA+backbone+plays+a+crucial+role+in+mediating+the+intrinsic+stability+of+the+GpU+dinucleotide+platform+and+the+GpUpA%2FGpA+miniduplex%5BTitle%5D)+AND+%22Nucleic+Acids+Res%22%5BJournal%5D)">The RNA backbone plays a crucial role in mediating the intrinsic stability of the GpU dinucleotide platform and the GpUpA/GpA miniduplex.</a> Nucleic Acids Res. 38, 4868-4876 (2010).</li>
<li>Mouw, K. W., Rice, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shaping+the+Borrelia+burgdorferi+genome%3A+crystal+structure+and+binding+properties+of+the+DNA-bending+protein+Hbb%5BTitle%5D)+AND+%22Mol.+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Shaping the Borrelia burgdorferi genome: crystal structure and binding properties of the DNA-bending protein Hbb.</a> Mol. Microbiol. 63, 1319-1339 (2007).</li>
<li>Burgdorfer, W., Barbour, A. G., Hayes, S. F., Benach, J. L., Grunwaldt, E., Davis, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lyme+disease-a+tick-borne+spirochetosis%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Lyme disease-a tick-borne spirochetosis?</a> Science. 216, 1317-1319 (1982).</li>
<li>Benach, J. L., Bosler, E. M., Hanrahan, J. P., Coleman, J. L., Habicht, G. S., Bast, T. F., Cameron, D. J., Ziegler, J. L., Barbour, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spirochetes+isolated+from+the+blood+of+two+patients+with+Lyme+disease%5BTitle%5D)+AND+%22N.+Engl.+J.+Med%22%5BJournal%5D)">Spirochetes isolated from the blood of two patients with Lyme disease.</a> N. Engl. J. Med. 308, 740-742 (1983).</li>
<li>Lankaš, F., Špačková, N., Moakher, M., Enkhbayar, P., Šponer, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+measure+of+bending+in+nucleic+acids+structures+applied+to+A-tract+DNA%5BTitle%5D)+AND+%22Nucleic+Acids+Res%22%5BJournal%5D)">A measure of bending in nucleic acids structures applied to A-tract DNA.</a> Nucleic Acids Res. 38, 3414-3422 (2010).</li>
<li>Romanuka, J., Folkers, G. E., Biris, N., Tishchenko, E., Wienk, H., Bonvin, A. M. J. J., Kaptein, R., Boelens, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Specificity+and+affinity+of+Lac+repressor+for+the+auxiliary+operators+O2+and+O3+are+explained+by+the+structures+of+their+protein-DNA+complexes%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mol.+Biol%22%5BJournal%5D)">Specificity and affinity of Lac repressor for the auxiliary operators O2 and O3 are explained by the structures of their protein-DNA complexes.</a> J. Mol. Biol. 390, 478-489 (2009).</li>
<li>Berman, H. M., Westbrook, J., Feng, Z., Gilliland, G., Weissig, H., Shindyalov, I. N., Bourne, P. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Protein+Data+Bank%5BTitle%5D)+AND+%22Nucleic+Acids.+Res%22%5BJournal%5D)">The Protein Data Bank.</a> Nucleic Acids. Res. 28, 235-242 (2000).</li>
<li>Joint, I. U. P. A. C. -I. U. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Commission+on+Biochemical+Nomenclature+%28JCBN%29+Abbreviations+and+symbols+for+the+description+of+conformations+of+polynucleotide+chains%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+J.+Biochem%22%5BJournal%5D)">Commission on Biochemical Nomenclature (JCBN) Abbreviations and symbols for the description of conformations of polynucleotide chains.</a> Eur. J. Biochem. 131, 9-15 (1983).</li>
<li>Altona, C., Sundaralingam, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conformational+analysis+of+the+sugar+ring+in+nucleosides+and+nucleotides.+A+new+description+using+the+concept+of+pseudorotation%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Conformational analysis of the sugar ring in nucleosides and nucleotides. A new description using the concept of pseudorotation.</a> J. Am. Chem. Soc. 94, 8205-8212 (1972).</li>
<li>Dickerson, R. E., Bansal, M., Calladine, C. R., Diekmann, S., Hunter, W. N., Kennard, O., von Kitzing, E., Lavery, R., Nelson, H. C. M., Olson, W. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Definitions+and+nomenclature+of+nucleic+acid+structure+parameters%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mol.+Biol%22%5BJournal%5D)">Definitions and nomenclature of nucleic acid structure parameters.</a> J. Mol. Biol. 205, 787-791 (1989).</li>
<li>Olson, W. K., Bansal, M., Burley, S. K., Dickerson, R. E., Gerstein, M., Harvey, S. C., Heinemann, U., Lu, X. -J., Neidle, S., Shakked, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+standard+reference+frame+for+the+description+of+nucleic+acid+base-pair+geometry%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mol.+Biol%22%5BJournal%5D)">A standard reference frame for the description of nucleic acid base-pair geometry.</a> J. Mol. Biol. 313, 229-237 (2001).</li>
<li>Lavery, R., Moakher, M., Maddocks, J. H., Petkeviciute, D., Zakrzewska, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conformational+analysis+of+nucleic+acids+revisited%3A+Curves%2B%5BTitle%5D)+AND+%22Nucleic+Acids+Res%22%5BJournal%5D)">Conformational analysis of nucleic acids revisited: Curves+.</a> Nucleic Acids Res. 37, 5917-5929 (2009).</li>
<li>Franklin, R. E., Gosling, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+configuration+in+sodium+thymonucleate%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Molecular configuration in sodium thymonucleate.</a> Nature. 171, 740-741 (1953).</li>
<li>Watson, J. D., Crick, F. H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genetical+implications+of+the+structure+of+deoxyribonucleic+acid%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Genetical implications of the structure of deoxyribonucleic acid.</a> Nature. 171, 964-967 (1953).</li>
<li>Marvin, D. A., Spencer, M., Wilkins, M. H. F., Hamilton, L. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+configuration+of+deoxyribonucleic+acid%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">A new configuration of deoxyribonucleic acid.</a> Nature. 182, 387-388 (1958).</li>
<li>Berman, H. M., Olson, W. K., Beveridge, D. L., Westbrook, J., Gelbin, A., Demeny, T., Hsieh, S. -H., Srinivasan, A. R., Schneider, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Nucleic+Acid+Database%3A+a+comprehensive+relational+database+of+three-dimensional+structures+of+nucleic+acids%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys.+J%22%5BJournal%5D)">The Nucleic Acid Database: a comprehensive relational database of three-dimensional structures of nucleic acids.</a> Biophys. J. 63, 751-759 (1992).</li>
<li>Stella, S., Cascio, D., Johnson, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+shape+of+the+DNA+minor+groove+directs+binding+by+the+DNA-bending+protein+Fis%5BTitle%5D)+AND+%22Genes+Dev%22%5BJournal%5D)">The shape of the DNA minor groove directs binding by the DNA-bending protein Fis.</a> Genes Dev. 24, 814-826 (2010).</li>
<li>Swigon, D., Coleman, B. D., Olson, W. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+the+Lac+repressor-operator+assembly%3A+the+influence+of+DNA+looping+on+Lac+repressor+conformation%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Modeling the Lac repressor-operator assembly: the influence of DNA looping on Lac repressor conformation.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 103, 9879-9884 (2006).</li>
<li>Czapla, L., Swigon, D., Olson, W. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+the+nucleoid+protein+HU+on+the+structure%2C+flexibility%2C+and+ring-closure+properties+of+DNA+deduced+from+Monte-Carlo+simulations%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mol.+Biol%22%5BJournal%5D)">Effects of the nucleoid protein HU on the structure, flexibility, and ring-closure properties of DNA deduced from Monte-Carlo simulations.</a> J. Mol. Biol. 382, 353-370 (2008).</li>
<li>Czapla, L., Peters, J. P., Rueter, E. M., Olson, W. K., Maher, L. J. 3rd <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Understanding+apparent+DNA+flexibility+enhancement+by+HU+and+HMGB+proteins%3A+experiment+and+simulation%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mol.+Biol%22%5BJournal%5D)">Understanding apparent DNA flexibility enhancement by HU and HMGB proteins: experiment and simulation.</a> J. Mol. Biol. 409, 278-289 (2011).</li>
<li>Auffinger, P., Hashem, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((SwS%3A+a+solvation+web+service+for+nucleic+acids%5BTitle%5D)+AND+%22Bioinformatics%22%5BJournal%5D)">SwS: a solvation web service for nucleic acids.</a> Bioinformatics. 23, 1035-1037 (2007).</li>
<li>Dror, O., Nussinov, R., Wolfson, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+ARTS+web+server+for+aligning+RNA+tertiary+structures%5BTitle%5D)+AND+%22Nucleic+Acids+Res%22%5BJournal%5D)">The ARTS web server for aligning RNA tertiary structures.</a> Nucleic Acids Res. 34, 412-415 (2006).</li>
<li>Dixit, S. B., Beveridge, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structural+bioinformatics+of+DNA%3A+a+web-based+tool+for+the+analysis+of+molecular+dynamics+results+and+structure+prediction%5BTitle%5D)+AND+%22Bioinformatics%22%5BJournal%5D)">Structural bioinformatics of DNA: a web-based tool for the analysis of molecular dynamics results and structure prediction.</a> Bioinformatics. 22, 1007-1009 (2006).</li>
<li>de Vries, S. J., van Dijk, M., Bonvin, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+HADDOCK+web+server+for+data-driven+biomolecular+docking%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Protoc%22%5BJournal%5D)">The HADDOCK web server for data-driven biomolecular docking.</a> Nat. Protoc. 5, 883-897 (2010).</li>
<li>Capriotti, E., Marti-Renom, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((SARA%3A+a+server+for+function+annotation+of+RNA+structures%5BTitle%5D)+AND+%22Nucleic+Acids+Res%22%5BJournal%5D)">SARA: a server for function annotation of RNA structures.</a> Nucleic Acids Res. 37, 260-265 (2009).</li>
<li>van Dijk, M., Bonvin, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D-DART%3A+a+DNA+structure+modelling+server%5BTitle%5D)+AND+%22Nucleic+Acids+Res%22%5BJournal%5D)">3D-DART: a DNA structure modelling server.</a> Nucleic Acids Res. 37, W235-W239 (2009).</li>
<li>Contreras-Moreira, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D-footprint%3A+a+database+for+the+structural+analysis+of+protein-DNA+complexes%5BTitle%5D)+AND+%22Nucleic+Acids+Res%22%5BJournal%5D)">3D-footprint: a database for the structural analysis of protein-DNA complexes.</a> Nucleic Acids Res. 38, D91-D97 (2010).</li>
<li>Popenda, M., Szachniuk, M., Blazewicz, M., Wasik, S., Burke, E. K., Blazewicz, J., Adamiak, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((RNA+FRABASE+2.0%3A+an+advanced+web-accessible+database+with+the+capacity+to+search+the+three-dimensional+fragments+within+RNA+structures%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Bioinformatics%22%5BJournal%5D)">RNA FRABASE 2.0: an advanced web-accessible database with the capacity to search the three-dimensional fragments within RNA structures.</a> BMC Bioinformatics. 11, 231(2010).</li>
<li>Čech, P., Svozil, D., Hoksza, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((SETTER%3A+web+server+for+RNA+structure+comparison%5BTitle%5D)+AND+%22Nucleic+Acids+Res%22%5BJournal%5D)">SETTER: web server for RNA structure comparison.</a> Nucleic Acids Res. , (2012).</li>
</ol>

Nie zgłoszono żadnych konfliktów interesów.

Zestaw protokołów przedstawionych w niniejszym artykule ukazuje jedynie część możliwości pakietu programów 3DNA. Narzędzia te można zastosować do struktur RNA w celu identyfikacji niekanonicznych par zasad, określenia kontekstów struktury drugorzędowej, w których występuje takie parowanie, ilościowego określenia dyspozycji przestrzennej fragmentów helikalnych, pomiaru nakładania się zasad wzdłuż szkieletu łańcucha i tak dalej. Komenda rebuild umożliwia użytkownikowi stworzenie prostych i informacyjnych reprezentacji blok...

Zrozumienie trójwymiarowych struktur DNA, RNA oraz ich kompleksów z białkami, lekami i innymi ligandami jest kluczowe dla rozszyfrowania ich różnorodnych funkcji biologicznych oraz umożliwia racjonalne projektowanie terapeutyków. Badanie takich struktur obejmuje trzy odrębne, lecz ściśle powiązane ze sobą elementy: analizę (w celu wyodrębnienia wzorców w kształtach i oddziaływaniach), modelowanie (do oceny energetyki i dynamiki molekularnej) oraz wizualizację. Analiza strukturalna i budowanie modeli są w zasadzie dwiema stronami tej samej monety, a wizualizacja uzupełnia oba te procesy.
Zestaw programów komputerowych 3DNA to coraz popularniejszy zestaw narzędzi bioinformatyki strukturalnej, umożliwiający analizę, konstrukcję i wizualizację trójwymiarowych struktur kwasów nukleinowych. Wcześniejsze publikacje opisały możliwości oprogramowania1, przedstawiły procedury wykonywania wybranych zadań2, wprowadziły interfejs internetowy do popularnych funkcji oprogramowania3, zaprezentowały bazy danych cech strukturalnych zebranych przy użyciu 3DNA4, 5 oraz zilustrowały użyteczność oprogramowania w analizie struktur zarówno DNA, jak i RNA6, 7.
Celem niniejszego artykułu jest udostępnienie pakietu oprogramowania 3DNA naukowcom laboratoryjnym oraz innym osobom zainteresowanym i/lub potrzebującym badania organizacji przestrzennej DNA i RNA przy użyciu najnowocześniejszych narzędzi obliczeniowych. Przedstawione tutaj protokoły zawierają instrukcje krok po kroku dotyczące: (i) pobierania i instalacji oprogramowania w systemie Mac OS X, (ii-iii) analizy i modyfikacji struktur DNA na poziomie poszczególnych stopni par zasad, (iv-v) analizy i wyrównywania zestawów powiązanych struktur DNA oraz (vi) konstruowania modeli łańcuchów DNA z przyłączonymi białkami za pomocą przyjaznego dla użytkownika interfejsu internetowego w3DNA. Oprogramowanie to umożliwia analizę pojedynczych struktur rozwiązanych metodami krystalografii rentgenowskiej, a także dużych zespołów struktur wyznaczonych metodami magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) lub generowanych za pomocą technik symulacji komputerowych.
Struktury analizowane w niniejszej pracy obejmują (i) krystaliczną strukturę o wysokiej rozdzielczości DNA związanego z białkiem Hbb z Borrelia burgdorferi8 (bakterii przenoszonej przez kleszcze, która wywołuje u ludzi boreliozę9, 10), (ii) dwa duże zestawy sekwencyjnie powiązanych cząsteczek DNA wytworzonych za pomocą symulacji molekularnych11 – 4500 migawek d(GGCAAAATTTTGCC)2 oraz d(CCGTTTTAAAACGG)2 zarejestrowanych w odstępach 100-psec podczas obliczeń, oraz (iii) niewielki zespół struktur opartych na NMR operatora DNA O3 związanego z domenami głowic białka represora Lac z Escherichia coli12. Poniższe instrukcje zawierają informacje o tym, jak uzyskać dostęp do plików współrzędnych atomowych powiązanych z każdą z tych struktur, a także jak używać programu 3DNA (kopia tego pliku znajduje się na forum 3DNA pod adresem <a href="http://forum.x3dna.org/jove" target="_blank">http://forum.x3dna.org/jove</a>) do badania i modyfikowania tych struktur.

analiza i budowanie struktur kwasów nukleinowych przy użyciu programu 3dna

Analyzing and Building Nucleic Acid Structures with 3DNA

Pakiet oprogramowania 3DNA to popularne i wszechstronne narzędzie bioinformatyczne umożliwiające analizę, konstrukcję i wizualizację trójwymiarowych struktur kwasów nukleinowych. Niniejszy artykuł przedstawia szczegółowe protokoły dla wybranych nowych i popularnych funkcji dostępnych w 3DNA, które mają zastosowanie zarówno do pojedynczych struktur, jak i zespołów struktur powiązanych. Protokół 1 zawiera zestaw instrukcji niezbędnych do pobrania i zainstalowania oprogramowania. Następnie w Protokole 2 opisano analizę struktury kwasu nukleinowego, w tym przypisywanie par zasad oraz wyznaczanie parametrów sztywnych ciał opisujących strukturę, a w Protokole 3 przedstawiono rekonstrukcję modelu atomowego struktury na podstawie jej parametrów sztywnych ciał. Najnowsza wersja 3DNA, wersja 2.1, posiada nowe funkcje służące do analizy i manipulacji zespołami struktur, takimi jak te uzyskane z pomiarów magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) oraz symulacji dynamiki molekularnej (MD); funkcje te zostały zaprezentowane w Protokołach 4 i 5. Oprócz samodzielnego pakietu oprogramowania 3DNA, serwer WWW w3DNA, znajdujący się pod adresem <a href="http://w3dna.rutgers.edu" target="_blank">http://w3dna.rutgers.edu</a>, zapewnia przyjazny interfejs użytkownika do wybranych funkcji oprogramowania. Protokół 6 demonstruje nową funkcję strony służącą do budowania modeli długich cząsteczek DNA z białkami związanymi w określonych przez użytkownika miejscach.

Narzędzia programowe 3DNA są rutynowo wykorzystywane do analizy struktur kwasów nukleinowych. Na przykład tożsamość par zasad oraz parametry ciał sztywnych, które charakteryzują ułożenie zasad w fragmentach podwójnych helis struktur DNA i RNA, są automatycznie obliczane i przechowywane dla każdego nowego wpisu w Nucleic Acid Database22, będącej światowym repozytorium informacji strukturalnych o kwasach nukleinowych. Wartości parametrów ciał sztywnych wyznaczone zgodnie z Protokołem 2 łatwo ujawniają zniekształ...

Pakiet oprogramowania 3DNA jest popularnym i wszechstronnym narzędziem bioinformatycznym umożliwiającym analizę, konstrukcję i wizualizację trójwymiarowych struktur kwasów nukleinowych. Niniejszy artykuł przedstawia szczegółowe protokoły dla wybranych nowych i popularnych funkcji dostępnych w 3DNA, które można zastosować zarówno do pojedynczych struktur, jak i zespołów struktur powiązanych.

Analiza i budowanie struktur kwasów nukleinowych przy użyciu programu 3DNA

Pakiet oprogramowania 3DNA to popularne i wszechstronne narzędzie bioinformatyczne umożliwiające analizę, konstrukcję i wizualizację trójwymiarowych struktur kwasów nukleinowych...

Ogólnym celem niniejszej procedury jest udostępnienie pakietu programów 3D NA naukowcom laboratoryjnym oraz innym badaczom w celu analizy organizacji przestrzennej DNA i RNA przy użyciu nowoczesnych narzędzi obliczeniowych. Jest to realizowane poprzez pobranie oprogramowania z forum 3D NA i jego instalację na lokalnym komputerze. Drugim krokiem jest analiza reprezentatywnej struktury DNA na poziomie poszczególnych kroków par zasad.Następnie ta sama struktura DNA zostaje zmodyfikowana na poziomie parametrów kroków par zasad, a potem przebudowana z wykorzystaniem nowo zdefiniowanych parametrów. Kolejnym krokiem jest analiza dużego zespołu powiązanych struktur. Ostatnim etapem jest dopasowanie zestawu powiązanych struktur DNA do wspólnego układu odniesienia w celu wizualizacji globalnych zniekształceń struktur.W ostateczności narzędzia 3D NA służą do badania, w jaki sposób poszczególne kroki par zasad, w tym te związane z lekami i białkami, wpływają na ogólne zwijanie się DNA oraz do identyfikacji miejsc i kierunków znacznych zniekształceń globalnych. Główną zaletą tej techniki w porównaniu z istniejącymi metodami jest to, że oprogramowanie jest odporne i szeroko stosowalne do różnoro

analyzing-and-building-nucleic-acid-structures-with-3dna

Research

JoVE Journal

Biology

Biologia

Analiza i budowanie struktur kwasów nukleinowych za pomocą 3DNA

Kafelkowanie DNA jest skutecznym podejściem do tworzenia programowalnych nanostruktur. Opisujemy protokoły konstruowania złożonych dwuwymiarowych kształtów poprzez samoorganizację jednoniciowych płytek DNA.

Samoorganizacja złożonych dwuwymiarowych kształtów z jednoniciowych płytek DNA

Przedstawiono protokół do badania online relacji sekwencja-struktura-dynamika białek za pomocą Bio3D-web.

Badanie zależności między sekwencją, strukturą i dynamiką białek za pomocą Bio3D-web

Ten artykuł przedstawia szczegółowy protokół ligacji T4 i denaturacji PAGE oczyszczania małych kolistych cząsteczek DNA, wyżarzania i natywnej analizy PAGE okrągłych płytek, montażu i obrazowania AFM nanostruktur DNA 1D i 2D, a także elektroforezy w żelu agarozowym i wirowania oczyszczania skończonych nanostruktur DNA.

Stabilne motywy DNA, nanostruktury 1D i 2D zbudowane z małych kolistych cząsteczek DNA

3D wielokolorowe DNA FISH reprezentuje narzędzie do wizualizacji wielu loci genomowych w zachowanych jądrach 3D, jednoznacznie definiując ich wzajemne oddziaływania i lokalizację w przestrzeni jądrowej na poziomie pojedynczej komórki. W tym miejscu opisano protokół krok po kroku dla szerokiego spektrum ludzkich komórek pierwotnych.

Wielokolorowe narzędzie 3D DNA FISH do badania architektury jądrowej w ludzkich komórkach pierwotnych

Protokół zawiera instrukcję modyfikacji RNA za pomocą siarczanu dimetylu do eksperymentów z profilowaniem mutacji. Obejmuje ona sondowanie in vitro i in vivo z dwiema alternatywnymi metodami przygotowania biblioteki.

Sondowanie struktury RNA za pomocą siarczanu dimetylu Profilowanie mutacyjne z sekwencjonowaniem in vitro i w komórkach

Nanomaszyny oparte na DNAzyme mogą być używane do wysoce selektywnego i czułego wykrywania kwasów nukleinowych. W artykule opisano szczegółowy protokół projektowania nanomaszyn opartych na DNAzyme z rdzeniem 10-23 przy użyciu wolnego oprogramowania i ich zastosowania w wykrywaniu fragmentu wirusa Epsteina-Barr jako przykładu.

DNAzyme 10-23 - Nanomaszyny do rozpoznawania kwasów nukleinowych

Manipulowanie cieczami i zawieszonymi cząstkami w skali mikro i nano staje się coraz bardziej realne dzięki dalszemu rozwojowi technologii umożliwiających, takich jak elektrokinetyka prądu przemiennego (AC electrokinetics). W niniejszym opracowaniu omawiamy podstawy fizyczne elektrokinetyki AC, sposób wytwarzania tych urządzeń oraz metodę interpretacji obserwacji eksperymentalnych.

Zjawiska elektrokinetyczne AC generowane przez struktury mikroelektrodowe

Opisano krótki protokół barwienia białek Coomassie Brilliant Blue (CBB) G-250 w żelach poliakrylamidowych, który nie wymaga użycia rozpuszczalników organicznych ani kwasu octowego, stosowanych w klasycznych procedurach barwienia CBB.

Barwienie białek w żelach Coomassie G-250 bez użycia rozpuszczalników organicznych i kwasu octowego

W niniejszym opracowaniu opisujemy podstawowy protokół fluorescencyjnego znakowania różnych elementów cewek serca larw i osobników dorosłych Drosophila melanogaster. Próbki te są dobrze dostosowane do obrazowania za pomocą mikroskopii fluorescencyjnej lub konfokalnej. Technika ta umożliwia szczegółową analizę strukturalną cech serc tego potężnego organizmu modelowego.

Fluorescencyjne znakowanie struktur serca Drosophila

Do generowania koherentnego rozpraszania antystokesowskiego Ramana (CARS) oraz dwukrotnie rezonansowego CARS (DR-CARS) wykorzystuje się kombinację trzech krótkopulsowych laserów o pojedynczej długości fali. Różnica między tymi sygnałami zapewnia zwiększoną czułość w przypadku sygnałów koherentnego rozpraszania Ramana, które w przeciwnym razie byłyby trudne do wykrycia, co umożliwia obrazowanie słabych rozpraszaczy ramanowskich.

Obrazowanie różnicowe struktur biologicznych z wykorzystaniem dwustrojonego koherentnego antystokesowego rozpraszania Ramanowskiego (CARS)

Poznaj analizę struktur kwasów nukleinowych za pomocą oprogramowania 3DNA. Naucz się wizualizować i modyfikować struktury DNA oraz RNA w celu badania ich przestrzennej organizacji.

Analiza i budowanie struktur kwasów nukleinowych przy użyciu programu 3DNA

Przeglądaj więcej filmów