ТЕМА 12. РАСЧЁТЫ В РАБОТЕ С БЕЛКАМИ

 

Располагая информацией о первичной структуре ДНК можно получить достаточно много информации о кодируемом ею белке. И, наоборот, по белку можно восстановить ДНК, что, конечно, сложнее из-за вырожденности генетического кода. Методы компьютерных расчётов и молекулярного моделирования позволяют подчас получить более быстрый и точный результат, чем прямые эксперименты. Разумеется, это не уменьшает роли прямого эксперимента, особенно в тех случаях, когда отсутствуют изученные белки-гомологи и проверенные алгоритмы для расчётов. 

В приведённых ниже работах предлагается ознакомиться с ресурсами в сети интернет, где выложены программы для различных расчётов, связанных с белками и нуклеиновыми кислотами. Содержательная часть работ может меняться или вообще быть произвольной, поскольку их главная цель – практический опыт в использовании специальных интернет-порталов.

 

Одним из наиболее известных специальных сайтов в русскоязычном сегменте интернета является сайт MOLBIOL.RU – Классическая и молекулярная биология. Сайт основан в 2000 году, стабильно функционирует и продолжает интенсивно развиваться, есть форум. Работая с программами необходимо следовать приведенным инструкциям, простым и понятным.

Для более детального молекулярного анализа конкретного белка и для множественного выравнивания белков следует использовать информацию из баз данных аминокислотных последовательностей, таких как Swiss - Prot, NCBI Protein Database и других ресурсов в области биоинформатики, геномики и протеомики. Нужно заметить, что основная часть белков, представленных в биомедицинских базах данных, получена путём «трансляции in silico». Т.е. белки аннотированы по нуклеотидным сиквенсам.

Работа 12.1. Трансляция нуклеотидной последовательности

 

Выложенная на сайте MOLBIOL.RU программа осуществляет трансляцию нуклеотидной последовательности в выбранных рамках считывания. Можно выбирать несколько рамок одновременно, также можно использовать одно- и трёхбуквенный код для обозначения аминокислот. Различные специальные манипуляции с нуклеотидной последовательностью, такие как вывод комплементарной цепи или поиск редких кодонов, можно выполнить с помощью особой формы.

Ход работы

1.  Откройте главную страницу сайта MOLBIOL.RU (http: //www.molbiol.ru). Ознакомьтесь с разделами данной страницы.

2. На главной странице найдите раздел «Расчёты».

3. Выберите вкладку «Трансляция нуклеотидной последовательности».

4. «Транслируйте» в качестве примера ген НАДН-дегидрогеназы гадюки Никольского. На рис. 2 представлен неполный сиквенс этого гена, полученный в Лаборатории молекулярной биологии Саратовского государственного университета им. Н.Г.Чернышевского (Великов с соавт., Вестник Саратовского госагроуниверситета, 2006, №3; Ефимов с соавт., Генетика, 2008, №2). Сравнение полученного результата с аминокислотной последовательностью НАДН-дегидрогеназы гадюки обыкновенной выявляет различия по 6 аминокислотам (см. прил. 16).

Рис. 2 . Ген НАДН-дегидрогеназы гадюки Никольского, субъединица 2

(GenBank: EU625372.1)

 

Ataatctata caataactac aatacccatc tttcttattc tcaacatttc atcgtcagct

 601 acaattaaag acataggaac tttatgaacc acttctccct actttataat aaccatgctt

 661 ctaatcatct tatccctcac agggctgccc ccacttacag ggtttatacc aaaatgactt

 721 atcctaaata aaa 1 tggctcatag catggacatg tctggaaatc aatactttat ctataatccc agttatctct

61 aaaactaatc acccccgggc gacagaagca acaacgaaat acttcctcac acaaacccta

 121 gcctccatca ccatcctatc tataacaaca ctaaatgcac ttaatacctc caactgagaa

 181 attagcctaa caacagaatc aacaacaata aaaattatta ccctagcact aataataaaa

 241 atagctgcag caccattcca cttttgatta ccagaggtag cacaaggcgc cacaacacta

 301 actgccctaa ccatccttac ctgacaaaaa attgccccac tcgccatcct attagctgcc

 361 cataatagca caaaccttac aatcctgagc tcgtcggcta tcctgtctgt cttagtcggt

 421 ggccttggag gcctcaatca aacccaacta cgaaaactaa tagctttttc atcaatcgct

481 cacactggct gaatcttagc tactattact ctagccccaa atatttcaac ccttgccttc

Tagttac cttcaacata accctagaag ccacccta

5. Транслируйте ещё несколько предложенных генов. Нуклеотидные последовательности всех известных на данный момент генов доступны в базе данных GenBank, размещённой на сайте Национального центра биотехнологической информации США (National Center for Biotechnology Information, US National Library of Medicine – http: //www.pubmed.com или http: //www.ncbi.nlm.nih.gov / pubmed ).

6. Вводя последовательность какого-либо гена, обращайте внимание на то, что игнорируются любые знаки, кроме принятых для обозначения нуклеотидов – agctuswrymkhbdvn. Запомните обозначения нуклеотидов, отличных от agct (прил. 8). Строчные буквы лучше различимы при письме.

Работа 12.2. Предсказание нуклеотидной последовательности по аминокислотной

 

Программа поможет предсказать нуклеотидную последовательность по аминокислотной. При этом учитывается частота встречаемости кодонов в исследуемом организме. Можно использовать одно- или трёхбуквенный код для аминокислот, U или T для нуклеиновых кислот.

Ход работы

1. Откройте главную страницу сайта MOLBIOL.RU (http: //www.molbiol.ru).

2. На главной странице найдите раздел «Расчёты».

3. Выберите вкладку «Предсказание нуклеотидной последовательности по аминокислотной» и загрузите форму.

4. Предскажите нуклеотидную последовательность для белка бычьего сывороточного альбумина БСА. Его аминокислотная последовательность представлена на рис. 3b. В прил. 9, 10 приведены однобуквенные обозначения аминокислот и генетический код. На сайте MOLBIOL.RU эти справочные сведения, а также другая полезная информация размещены в разделе «Справочник».

Рис. 3. Аминокислотная последовательность белка БСА ( GenBank: NM180992)

«MKWVTFISLLLLFSSAYSRGVFRRDTHKSEIAHRFKDLGEEHFKGLVLIAFSQYLQQCPFDEHVKLVNELTEFAKTCVADESHAGCEKSLHTLFGDELCKVASLRETYGDMADCCEKQEPERNECFLSHKDDSPDLPKLKPDPNTLCDEFKADEKKFWGKYLYEIARRHPYFYAPELLYYANKYNGVFQECCQAEDKGACLLPKIETMREKVLTSSARQRLRCASIQKFGERALKAWSVARLSQKFPKAEFVEVTKLVTDLTKVHKECCHGDLLECADDRADLAKYICDNQDTISSKLKECCDKPLLEKSHCIAEVEKDAIPENLPPLTADFAEDKDVCKNYQEAKDAFLGSFLYEYSRRHPEYAVSVLLRLAKEYEATLEECCAKDDPHACYSTVFDKLKHLVDEPQNLIKQNCDQFEKLGEYGFQNALIVRYTRKVPQVSTPTLVEVSRSLGKVGTRCCTKPESERMPCTEDYLSLILNRLCVLHEKTPVSEKVTKCCTESLVNRRPCFSALTPDETYVPKAFDEKLFTFHADICTLPDTEKQIKKQTALVELLKHKPKATEEQLKTVMENFVAFVDKCCAADDKEACFAVEGPKLVVSTQTALA »

Работа 12.3. Анализ аминокислотной последовательности белка

 

Специальная программа, доступная на сайте MOLBIOL.RU, поможет проанализировать последовательность белка: рассчитать длину, брутто-формулу, молекулярную массу, изоэлектрическую точку и другие параметры. Для расчёта молекулярной массы меченого белка необходимо отметить нужные изотопы. На странице «Help» можно узнать о погрешности и алгоритме расчёта. В прил. 17 приведены некоторые наиболее общие справочные сведения о белках.

 

Ход работы

1. Откройте главную страницу сайта MOLBIOL.RU (http: //www.molbiol.ru).

2. На главной странице найдите раздел «Расчёты».

3. Выберите вкладку «Анализ последовательности белка».

4. Введите в форму последовательность белка НАДН-дегидрогеназы гадюки обыкновенной (см. работу 6.1), выберите необходимые пункты и нажмите «Расчёт». Брутто-формула и длина белка рассчитываются независимо от выбранных пунктов.

5. Проанализируйте ещё несколько предложенных белков.

 

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Альбертс Б., Брей Д., Льюис Дж. и др. Молекулярная биология клетки. М.: Мир, 1994. Т. 1– 3.

Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. Принципы и примененение. М.: Мир, 2002.

Спирин А.С. Молекулярная биология. Рибосомы и биосинтез белка. М.: Академия, 2011.

Коничев А.С., Севастьянова Г.А. Молекулярная биология. М.: Академия, 2008.

Щелкунов С.Н. Генетическая инженерия: Учеб.-справ. пособие. Ново-сибирск: Наука, 2004.

Генная инженерия растений: Лаб. рук-во / Пер. с англ.; Под ред. Дж. Дрейпера и др. М.: Мир, 1991.

Эллиот В., Эллиот Д. Биохимия и молекулярная биология. М.: Академ-книга, 2006.

Сингер М., Берг П. Гены и геномы. М.: Мир, 1998. Т. 1– 2.

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: