Молекулярная биология. Практическое руководство - Великов В.А. 2013

Расчеты в работе с белками
Трансляция нуклеотидной последовательности

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.

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)

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.