3DNA ile Nükleik Asit Yapıları analiz ve Yapı

Bu prosedürün genel amacı, 3D NA program takımını, son teknoloji hesaplama araçlarıyla DNA ve RNA mekansal organizasyonunu araştırmak için laboratuvar bilim adamlarına ve diğerlerine sunmaktır. Bu, önce yazılımı 3D NA forumundan indirerek ve yerel bir bilgisayara yükleyerek gerçekleştirilir. İkinci adım, kurucu baz çifti adımları düzeyinde temsili bir DNA yapısını analiz etmektir.

Daha sonra, aynı DNA yapısı baz çifti adım seviyesinde modifiye edilir ve daha sonra yeni tanımlanan baz çifti adım parametreleri kullanılarak yeniden oluşturulur. Bir sonraki adım, ilgili yapıların büyük bir topluluğunun analizidir. Son adım, yapıların küresel bozulmalarını görselleştirmek için bir dizi ilgili DNA yapısının ortak bir referans çerçevesi üzerinde hizalanmasıdır.

Sonuç olarak, 3D NA araçları, ilaçlara ve proteinlere bağlı olanlar da dahil olmak üzere bireysel baz çifti adımlarının DNA'nın genel katlanmasına nasıl katkıda bulunduğunu incelemek ve büyük küresel bozulmaların yerlerini ve yönlerini belirlemek için kullanılır. Bu tekniğin mevcut yöntemlere göre ana avantajı, yazılımın sağlam olması ve çeşitli farklı nükleik asit içeren yapılara yaygın olarak uygulanabilir olmasıdır. Yöntem, genomların üç boyutta nasıl düzenlendiği ve DNA'nın ne tür bir deformasyonu benimseyebileceği gibi biyokimya ve biyofizikteki temel soruları yanıtlamaya yardımcı olabilir.

Yazılım paketinin kurulumuna başlamak için üç DA website@xthreed. org'a bağlanın ve forum içindeki 3D NA forumu bağlantısını tıklayın. Kaydol bağlantısını seçin ve yeni bir hesap oluşturmak için talimatları izleyin.

Bir kullanıcı adı ve şifre oluşturulduktan sonra, foruma giriş yapın, karşılama bölümündeki indirmeler bağlantısını seçin ve yeni sayfada 3D NA indirmeyi seçin. 3D NA yazılımını içeren X 3D NA dash V 2.1 adlı bir klasör oluşturmak için tar gz dosyasına çift tıklayın. Genellikle bir Macintosh'ta yardımcı programlar altında bulunan terminal uygulamasını açın ve X 3D NA dash V 2.1 dizinine geçin.

3D NA'nın düzgün çalışması için gereken kurulum komut dosyasını çalıştırın. Bu videoda kullanılan tüm komutlar metin protokolünde bulunabilir. Ardından, ekranda yazdırılmış olarak görünen iki satır dışa aktarma ayarını kopyalayın.

Kullanıcı yazılımı uygulamalar dizinine yerleştirdiyse, iki satır burada gösterildiği gibi görünmelidir. Uygulamalar dizininde bulunan metin düzenleme uygulamasını açın. Biçim menüsünde Düz metin yap'ı seçin.

Bir BRC dosyası varsa, dosyayı metin olarak açın, dışa aktarma ayarlarını düzenleyin ve dosyanın sonuna yapıştırın. Hayır, bash RC dosyası varsa, dışarı aktarma ayarlarını boş bir dosyaya yapıştırın ve giriş dizininde bash RC dosya adıyla kaydedin. Yeni ayarların kullanılabilir olması için, yeni kaydedilen Bash RC dosyasını terminal programı içinde çalıştırın.

Bu video, Borrelia bergdorf gözü bakterisinden HBB proteinine bağlanan DNA olan temsili bir nükleik asit yapısının analizini göstermektedir. 3D NA analizindeki ilk adım, eşleştirilmiş tüm tabanları listeleyen bir dosyanın oluşturulmasıdır. Bu, Find para programını dosyada depolanan atomik yapıya NP iki, MP iki pdb'ye uygulamak için bir komut yazarak yapılır.

Analizdeki bir sonraki adım, yapıyı karakterize eden geometrik parametreleri belirlemektir. analyze komutu, baz çifti dosyasını girdi olarak alır ve çalışma dizininde görünen birkaç çıktı dosyası oluşturur. Geometrik değerler daha sonra yazılarak hesaplanabilir, iki MP iki bps'yi analiz edebilir.

Oluşturulan çıktı dosyaları, hesaplanan parametrelere genel bir bakış içeren iki MP iki çıkış ve bir nükleik asit yapısının analizine ek olarak katı gövde parametrelerinin bir listesini içeren bpco step par içerir, 3D NA yazılımı, yaklaşık bir atomik model oluşturmak için rebuild komutunu kullanarak katı gövde parametrelerinden yapısal bir model oluşturma yeteneği sağlar, hem omurga hem de baz atomlar için koordinatları içerir. Metinde listelenen komutu yazın. Bu komut, 3D NA'ya, katı gövde parametrelerinden modellerin yapımında standart bir BDNA omurga onayı sunması talimatını verir.

H-B-B-D-N-A yapısında bulunan rijit cisim parametrelerine sahip bir çift sarmal model daha sonra uygun komut yazılarak oluşturulabilir. bpco step par dosyası, değiştirilmiş bir yapı oluşturmak için düzenlenebilir. Burada, en büyük iki bükülme bölgesinde oluşan aşırı yuvarlanma açıları değiştirilir.

Yapı daha sonra giriş dosyası olarak değiştirilmiş adım parametreleri seti ile oluşturulur. İki model, tek bir nükleik asit içeren yapının analizinin aksine standart bir moleküler görüntüleyici ile görüntülenebilir. Videonun bu kısmı, MD alt çizgi seti, bir PDB seti adlarıyla başlayan ve bir sayı ile biten bir dizi dosyadaki büyük bir yapı topluluğunun nasıl analiz edileceğini gösterecektir.

Analizdeki ilk adım, daha önce olduğu gibi find pair programının çalıştırılmasıyla elde edilen eşleştirilmiş bazların tanımlanmasıdır, çünkü tüm yapı seti aynı baz eşleştirme şemasını paylaştığından, burada temsili bir dosyada find pair komutunu bir kez çalıştırmak gerekir, dosya 1001 ile biter. Bu, temel eşleştirme bilgilerini oluşturur ve bunu birinci BPS PS ayarında MD dosyasında saklar. Bir sonraki adım, Command X 3D ncore topluluğunu kullanarak tüm yapı kümesinin geometrik parametrelerini bulur. Analiz. Daha sonra istenen rijit gövde parametreleri, birinci setteki genel bakış çıktı dosyası MD'den çıkarılabilir.

Bu, Command X üç DCO topluluğu özü kullanılarak gerçekleştirilir. Rulo açıları ayıklanır ve rulo açılarının virgülle ayrılmış bir metin dosyası oluşturulur. Bu dosya, daha fazla analiz ve çizim için diğer programlara okunabilir.

3D NA'nın en son sürümü, kullanıcının birden fazla yapıya ortak bir perspektiften bakmasını sağlayan yeni bir özelliğe sahiptir. X üç DCO topluluğu yeniden yönlendirme komutu, önceki protokollerde olduğu gibi, ortak bir baz çifti veya baz çifti adımı üzerinde ilgili yapıların bir koleksiyonunu üst üste getirir. İlk adım, bulma çifti programı ile DNA'nın baz eşleşmesini hesaplamaktır.

Bu durumda, giriş dosyası iki KEK pdb'dir, CIA coli'nin 10 yapısını içeren dosya, LAC Repressor proteininin başlığına bağlı O 3D NA operatörüdür. Command X üç DCO topluluğu yeniden yönlendirmesi, tek tek modelleri ortak bir referans çerçevesi üzerinde çok modelli bir yapıda hizalayacaktır. Bu komut, hem PDB dosyasını hem de temel eşleştirme dosyasını gerektirir file giriş olarak önceki adımdan.

Komuta ayrıca, tüm yapıların hizalandığı baz çifti adımının kimliği de dahildir. W 3D NA web arayüzü, 3D NA yazılım paketinin bazı popüler özelliklerini içerir. Videonun bu kısmı, web sunucusu ile proteinlerle süslenmiş DNA'nın üç boyutlu modellerini oluşturma yeteneğine dikkat çekiyor.

Proteinle dekore edilmiş bir DNA modeli oluşturmanın ilk adımı, W üç d.rutgers.edu'da bulunan W 3D NA web sitesini ziyaret etmektir. Sayfanın sol üst köşesindeki menüden yeniden yapılandırma seçimi, çevrimiçi model oluşturma yeteneklerini etkinleştirir. Bir sonraki adım, yeni sayfanın ortasındaki hafif gölgeli kutuda bulunan bağlı protein DNA şablon bağlantısını seçmektir.

Bu seçim, kullanıcının bağlı proteinlerin sayısını belirlemesine izin veren bir açılır menüyü etkinleştirecektir. Bağlı proteinlerin sayısının seçilmesi, yeni bir spesifikasyon sayfasına yol açar. Kullanıcı daha sonra istenen sırayla yazabilir veya yapıştırabilir.

Metin kutusunda, yeni sayfanın ortasında, DNA'nın bağlanmamış bölgelerinin sarmal onayını seçmek için metin kutusunun altında bir açılır menü vardır. Bağlı proteinlerin bağlanma konumlarını ve dosya adlarını girmek için spesifikasyon sayfasının alt kısmına yakın bir metin kutusu vardır. Bağlanma pozisyonu, proteine bağlı parçanın merkezinin DNA dizisi üzerindeki konumunu belirtir.

Spesifikasyon sayfasının alt kısmında, kullanıcının proteine bağlı DNA'nın bir önizlemesini oluşturmasına izin veren bir kutu vardır. Bu durumda o kutucuk işaretlenir ve devam butonuna tıklanır. Bu eylem, seçilen parametrelerin yanı sıra seçili bağlama sitelerinin çakışmasından kaynaklanmış olabilecek hataları listeleyen bir gözden geçirme sayfası oluşturur.

Kullanıcı, herhangi bir değişiklik yapılması gerekiyorsa geri düğmesini veya devam etmek için oluştur düğmesini seçebilir. Bir sonraki sayfa, DNA protein kompleksinin en geniş düzenlemesinde statik bir görüntüsünü gösterir ve web üzerinden çevrimiçi etkileşimli görselleştirmeye izin verir. Kullanıcı ayrıca atomik koordinatları içeren bir dosya da indirebilir.

3D NA yazılım araçları, nükleik asit yapılarını analiz etmek için rutin olarak kullanılır. Rijit cisim parametrelerinin değerleri, 13. ve 22. adımlarda bulunan büyük pozitif yuvarlanma açıları ile ana oluğa bükülen iki aşırı DNA bölgesi gibi üç boyutlu yapıdaki bozulmaları ortaya çıkarır. Borrelia Bergdorf, RHBB proteini ile DNA'nın kristal kompleksinde.

Yazılımın bu miktarlardan yapıları yeniden oluşturma yeteneği, tek tek baz ve baz çifti adımlarının genel moleküler kıvrıma nasıl katkıda bulunduğunu belirlemeyi mümkün kılar. Burada gösterildiği gibi, HBB tarafından indüklenen DNA'nın küresel bükülmesi, yukarıda belirtilen iki aşırı rol çarpıtmasından daha fazlasını yansıtır. DNA, bu baz çifti adımları düzleştirilerek yeniden yapılandırıldığında oldukça kavisli kalır.

Bu, rolün en büyük iki değerinin sıfır olarak ayarlandığı zamandır. 3D NA'daki çok sayıda ilgili yapıyı incelemek için yeni yetenek, simüle edilmiş DNA ve RNA moleküllerinin uzamsal düzenlemelerinde hem dizi hem de zamana bağlı kalıpların çıkarılmasını mümkün kılar. Örneğin, iki büyük simüle edilmiş DNA yapısı setinde ardışık baz çiftleri arasındaki yuvarlanma açılarının sarı renkli kaplaması, bu moleküllerin Permiyen pürin baz çifti adımlarında tercihli bükülmesini ortaya koymaktadır.

DNA'nın uçlarında kısa süreler boyunca devam eden kırmızı ile gösterilen daha yüksek rulo değerleri, çift sarmal yapının lokalize erimesini ve yeniden diz çökmesini düşündürür. Tamamlayıcı tabanlar arasındaki açılar ve mesafeler gibi diğer katı cisim parametrelerinin varyasyon modelleri, kesin yapısal bozulmaların deşifre edilmesine yardımcı olabilir. 3D NA yazılımının ilgili molekülleri ortak bir referans çerçevesinde yeniden yönlendirme yeteneği, protein veri bankasında depolanan birçok dosyada saklı olan genel yapının özelliklerini ortaya çıkarır.

Örneğin, karşılık gelen atomların bir kök ortalama kare uyumu temelinde ilgili yapıların geleneksel hizalanması, burada kabaca birbiri üzerine binen bir dizi benzer uzamsal yol üretir, Esia coli'nin 10 NMR tabanlı modelleri, LAC baskılayıcı proteinin baş parçalarına bağlı O 3D NA operatörü, Aynı yapıların, her bir dubleksin beş asal terminal baz çifti üzerindeki ortak bir koordinat çerçevesi üzerindeki süper konumu, moleküllerin kayda değer ölçüde farklı yönlerde esnediği küresel yapının oldukça büyük bozulmalarını ortaya çıkarır. Yapısal değişkenlik, CIA coli LAC baskılayıcı proteininin O üçe bağlanma ve LAC işleminde O üç ile sıralı olarak uzak operatörler arasında bir döngü indükleme kolaylığını etkileyebilir. Burada gösterildiği gibi, Borrelia burgdorferi'den HBB gibi bir mimari proteinin kesin olarak yerleştirilmesi, DNA'nın genel katlanması üzerinde dramatik bir etkiye sahip olabilir.

Bilinen yüksek çözünürlüklü yapının iki kopyası 43 baz çifti, bir 81 baz çifti ile ayrılırsa, DNA parçası sıkı, neredeyse dairesel bir konfigürasyona kapanır. İki protein ek bir beş baz çifti ile ayrılırsa, DNA açık bir kıvrımlı yol izler. Protein dekore edilmiş dubleksin çok farklı düzenlemeleri, mimari proteinlerin aralığının, gelişiminden sonra DNA'nın siklizasyonunu veya döngüselleşmesini nasıl etkileyebileceğini göstermektedir.

Bu teknik, nükleik asit yapısal biyolojisi alanındaki araştırmacıların, gelişimsel kusurları ve kanser gibi hastalıkları daha iyi anlamak ve yeni terapötikler tasarlamak için DNA protein etkileşimlerini, RNA, katlanma ve nanopartikül tasarımını keşfetmelerinin yolunu açtı.