Александр Юрьевич, я построила в 3D Max модели всех аминокислот. Эти файлы (MАХ) я могу прислать Вам или Денису Савину, чтобы поправить "строительные блоки" для скрипта. Все модели для L-аминокислот из усечённых октаэдров. Если у Вас есть поправки или вопросы к моделям, давайте обсудим до программиста.
Индивидуальные скрипты я не стала писать, поскольку у Савина есть своя унифицированная система координат, в которую я не вникала. Я надеюсь, что ему несложно будет поправить свой скрипт по готовым моделям. Я готова проконсультировать его по всем вопросам. Можно ещё приложить 3 модели формирования пептидной связи, чтобы вообще не возникало никаких недоразумений. Но это второй этап усовершенствования скрипта. Хорошо бы сразу предусмотреть возможность выводить координаты атомов в виде отдельного файла.

Александр Юрьевич, я уже давно определилась, но Вы никак не хотите с этим согласиться . Поворот аминокислоты на АСС-хвосте акцепторного стебля осуществляется вокруг оси симметрии (см. красная линия на рисунке), которая проходит через две точки: сама аминокислота и центр симметрии узла из двух взаимодействующих петель (псевдоуридиловой и дигидроуридиловой).

Обратите внимание, что эта ось НЕ проходит через антикодоновую петлю. Важно, что данный поворот УЖЕ реализован в структуре тРНК, а не достигается её вращением.

А.Ю., это Вы таким способом аргументировали своё представление о срезании триплета иРНК. И Вас это убеждало. Я вместе с официальными экспериментальными данными её никогда не разделяла. Более того, расчет энергии не является подтверждением Вашей модели структуры тРНК, а вот рентгеннограммы кристаллов тРНК являются. И они иллюстрируют мой вариант модели тРНК в виде несимметричной буквы L.
Опять же Вы так и не смоделировали центральный узел тРНК: взаимодействие псевдоуридиловой и дигидроуридиловой петель.
В одном мы с Вами совпадаем: ось симметрии действительно проходит через акцепторный стебель, но не через антикодоновый.

Ну не могу я с Вами согласиться насчёт аминокислот. Получается, что Вы не хотите расстаться с совершенной, но не правильной, моделью альфа-спирали белков, ради того, чтобы сделать правильную.

Victoria пишет: мои представления в основном не противоречат экспериментальным данным.

Кушелев: "В основном" не считается. Любое противоречие может опровергнуть гипотезу. Так что "в основном не противоречит" звучит приблизительно как "в среднем по больнице температура нормальная"

Кушелев: Тут тоже скрывается противоречие. Если композиционный код существует, т.е. существует механизм композиционного кодирования, то он работает для всех кодов. Т.е. нельзя половину пути ехать с рулевым управлением, а половину - без руля. Согласны? Это значит, что все фрагменты белка упорядочены. Другое дело, что порядок в виде альфа-спирали иногда заметен на уровне РСА, а, скажем, участок спирали коллагена РСА не обнаруживает, т.к. коллаген не кристаллизуется, как, впрочем и фиброин. Но это не значит, что у коллагена и фиброина нет упорядоченной структуры. Просто РСА не может её обнаружить. Но другие методы позволяют. Это же относится и к тем фрагментам, которые Вы считаете неупорядоченными. Порядок есть, просто он может быть непонятен

Вы видели материал по перевёртышам? Вы согласны, что перевёртыши не могли бы существовать, если бы их структура не являлась упорядоченной?

Подробнее

Перевёртыши подтверждают, что вся структура белка без исключения является упорядоченной. Согласны?

Кушелев: И это мы с Вами обсуждали. При движении тРНК вращается. Она будет вращаться даже в том случае, если "склеит ласты" и станет L-образной.

Чтобы в этом убедиться, достаточно посмотреть на бумеранг той же L-образной формы. Или семена клёна. При падении они начинают вращаться.

Когда становится ясно, что тРНК при движении вращается, возникает гипотеза: "тРНК вращается вокруг оси симметрии, совпадающей со связью C-N аминокислоты. Именно вращение вокруг этой оси и позволяет реализовать композиционный генетический код.

А дальше выясняется, что в процессе движения "крылья" тРНК могут подтормаживать в зависимости от интенсивности сигнала рибосомы, т.е. чем ближе к рибосоме, тем сильнее. Это позволяет направлять тРНК к рибосоме с помощью гиперакустического сигнала.

Пикотехнологическая модель антикодоновой петли тРНК показала, что первый нуклеотид антикодона (инозин) при стыковке с триплетом иРНК точно попадает на диэфирную связь и может её перерезать, если хватит кинетической энергии тРНК. Мы с Вами проверили. Кинетической энергии тРНК хватает, чтобы разорвать диэфирную связь. Пикотехнологическая модель показывает, что после разрыва фосфодиэфирной связи триплет иРНК продолжает вращаться вместе с тРНК вокруг той самой оси симметрии. При этом остановить вращение можно с помощью комплементарного нуклеотида, входящего в состав рибосомальной РНК. Это позволяет реализовать композиционный генетический код.

Если у Вас есть альтернатива, то буду рад ознакомиться и сравнить все "за" и "против".

А пока мне неизвестна альтернатива механизма композиционного кодирования. Я правильно понял, что Вы альтернативы не предлагаете?

Ну так покажите. Интересно посмотреть, какая длина водородных связей в Вашей модели альфа-спирали, и какие атомы находятся ближе к оси симметрии, кислорода или азота?

(смотреть через зеркало)

В моей модели мы видим нормальной длины водородную связь. Атомы кислорода находятся ближе к оси симметрии альфа-спирали, а атомы азота дальше.

Кушелев:

А давайте сравним размер щели с размером тРНК. Если Ваша гипотеза подтвердится, т.е. щель окажется меньше, чем размер тРНК, то мне придётся пересмотреть механизм композиционного кодирования.

Ну что, конкретные размеры есть?

Кушелев:

Вы согласны, что первый нуклеотид антикодона (инозин) точно попадает на фосфодиэфирную связь и ... отрезает её при стыковке антикодона тРНК с кодоном иРНК? Если нет, то давайте посмотрим на Вашу, т.е. альтернативную модель антикодоновой петли тРНК.

Если альтернативной пикотехнологической модели антикодоновой петли у Вас нет, то придётся смириться с моим вариантом механизма композиционного кодирования

Кушелев: В моём механизме композиционного кодирования тРНК может повернуться на любой угол. Остановить вращение может комплементарный третьему нуклеотиду триплета иРНК нуклеотид, входящий в структуру рибосомальной РНК. Давайте посмотрим, сколько таких нуклеотидов расположено в рибосоме вдоль траектории движения третьего нуклеотида триплета иРНК. Если их окажется три, то Вы правы. Если их окажется четыре, то прав я.

За структуру рибосомы в 2009-ом году дали Нобелевскую. Давайте посмотрим, сколько в этой структуре нуклеотидов по круговой траектории расположено. 3 или 4? Если 3, Ваша взяла, если 4 - моя

Кушелев: Совершенно верно. Не инозин, а метилинозин. Спасибо за поправочку

 Кушелев: Очень любопытно. Давайте посмотрим схемы антикодоновых петель других тРНК

 

Действительно, вместо метилинозина в этом месте может быть, например, метилгуанин. Но он так же может резать диэферную связь, как и метилинозин.

Интересно, а как в эксперименте различают, где находится инозин, а где - метилинозин? Могут их перепутать?

***

Кушелев: В моём механизме композиционного кодирования тРНК может повернуться на любой угол. Остановить вращение может комплементарный третьему нуклеотиду триплета иРНК нуклеотид, входящий в структуру рибосомальной РНК. Давайте посмотрим, сколько таких нуклеотидов расположено в рибосоме вдоль траектории движения третьего нуклеотида триплета иРНК. Если их окажется три, то Вы правы. Если их окажется четыре, то прав я.

За структуру рибосомы в 2009-ом году дали Нобелевскую. Давайте посмотрим, сколько в этой структуре нуклеотидов по круговой траектории расположено. 3 или 4? Если 3, Ваша взяла, если 4 - моя

Виктория: С удовольствием посмотрю как Вы их будете искать

Кушелев: Это непросто, т.к. точность определения структуры рибосомы "оставляет желать лучшего", т.е. погрешность модели 2009 года достигает 50 нанометров, а для проверки нашей гипотезы нужна пикотехнологическая точность, т.е. хотя бы 100 пикометров, что на два порядка точнее...

***

Victoria пишет:

Рекомендую ознакомиться с любопытной трактовкой эволюции пространственной структуры тРНК

Кушелев: Очень интересная статья!

Цитата: ... Майцелс и Вайнер предположили, чтот-РНК-подобная структура древних РНКовых организмов состояла из коаксиальных T-петли и акцепторного стебля [Maizels N., Weiner A.M. 1994]. Это предположение основано на двух группах известных фактов.

Во-первых, верхняя половинасовременных т-РНК является независимым структурным доменом, который узнается РНКазой P (один из ключевых молекулярных реликтов, предположительно существовавших ещё в мире РНК, о ней подробнее далее в статье), фактором элонгации Tu, АРСазами и даже рибосомными РНК. Важность этой части т-РНК почти во всех макромолекулярных взаимодействиях дает основание считать, что она более древняя, чем нижняя половины молекулы.

Во-вторых, способность клеток различать т-РНК разных видов зависит, преимущественно отспецифических нуклеотидов верхней половины молекулы т-РНК, включая «дискриминаторное основание» (это комплементарная пара оснований, находящаяся в полжении 2-72 (о нумерации см. Аминоацил-тРНК-синтетазы - два класса ферментов) и являющаяся ключевой для распознавания АРСазами). Авторы оставляют открытым вопрос о возникновении нижней половины тРНК (рис.1).

Конец цитаты.

Кушелев: Статья очень ценная. Похоже, что авторы докопались до нюансов эволюции тРНК...

Действительно похоже на то, что древние тРНК фактически выполняли функцию рибосомы, т.е. каждый тип нёс свою аминокислоту и присоединял в растущую белковую цепь у ДНК, а позднее у иРНК. Но, постепенно система белкового синтеза усложнялась...

 

Кушелев: Действительно, вместо метилинозина в этом месте может быть, например, метилгуанин. Но он так же может резать диэферную связь, как и метилинозин.

Виктория: Метилгуанин в данной позиции такой же раритет, как и метилинозин.
Вы что даже без моделирования, на авось, утверждаете, что любой нуклеотид будет работать как метилинозин и даже маленький цитозин? Проверьте пожалуйста для начала Вашу гипотезу для всех встречающихся в данном положении нуклеотидов.

Кушелев: Я бы сначала хотел разобраться, как выясняют, что тот или иной нуклеотид находится в первой позиции антикодона. Пикотехнологическая модель показывает, что этот нуклеотид находится в месте диэфирной связи. Естественно, что этот механизм может работать только на уровне эукариот, хотя может быть работает уже и на уровне прокариот. Но не на уровне митохондрий с их более древним генетическим кодом.

Глядя на ряд схем тРНК нетрудно догадаться, что точность расположения нуклеотидов в них оставляет желать лучшего. Ведь на схеме акцепторный (АСС) конец разомкнут. Пикотехнологическая модель показывает, что он замкнут. При этом положение крайнего по схеме аденина отличается от положения в пикотехнологической модели на десятки нанометров. Это говорит о том, что положение нуклеотидов в антикодоновой петле тРНК на схеме тоже обозначено приблизительно, т.е. с точностью до нескольких десятков

Пикотехнологическая модель акцепторного конца тРНК интересна тем, что в ней наблюдается ряд совпадений, которые убеждают, что геометрия этого участка тРНК именно такая. При другой геометрии группа азота просто не попадёт на ось вращения, совпадающую с осью симметрии акцепторного стебля. Кстати, интересно было бы увидеть Ваш вариант акцепторного стебля с аминокислотой на конце. Попадает ли у Вас группа азота на ось симметрии акцепторного стебля?

На Вашей схеме ось симметрии видна, а аминокислоты с группой азота что-то не видно...

Вы не могли бы показать эту зону тРНК крупнее?

Кушелев: На пластмассовой модели плохо видна ориентация аминокислоты и расстояние от центра атома азота до оси симметрии акцепторного стебля. Я предлагаю сделать компьютерную модель, точнее увеличить масштаб изображения Вашей модели:

и закрутить её вокруг этой оси в программе 3DS Max

Как-то так:

Мне просто очень интересно выяснить, может ли центр атома азота снова точно попасть на ось вращения? Если не попадёт, то выбор между моделями будет очевиден

Кушелев: Это дело тонкое. Об этой проблеме я писал в 230-ом выпуске рассылки "Новости лаборатории Наномир": http://nanoworld88.narod.ru/data/230.htm

Без моделирования транспозиционных углов проблема не решается. А для их моделирования нужно привлекать программистов. Я в программировании дилетант, поэтому на меня мало надежды...

Кстати, энергия пяти водородных связей скорее всего отличается от энергии диэфирной связи. Это может помочь для проверки моей модели АСС-конца тРНК. Давайте прикинем, на сколько должна отличаться энергия связи по моей модели от стандартной, т.е. из современного учебника молекулярной биологии.

Цитата: ... на присоединение аминокислоты к полипептидной цепи затрачивается около 90 кДж/моль Конец цитаты.

Короче, баланс энергии не сходится вдвое...

А это значит, что реальная энергия связи аминокислоты с АСС-концом тРНК приблизительно вдвое больше энергии фосфодиэфирной связи и составляет около 60 кДж/моль.

При этом на каждую водородную связь приходится в среднем по 12 кДж/моль.

Кушелев: Давайте ещё раз посмотрим на пикотехнологическую модель АСС-конца тРНК с присоединённой аминокислотой. Очевидно, что присоединение и отсоединение аминокислоты требуют затрат энергии, хотя энергетический баланс "присоединить плюс отсоединить" равен нулю. Другое дело, что затраты зависят от энергии связи. Чем она больше, тем больше и затраты.

Как я понимаю, отсоединение аминокислоты, согласно стандартной модели, сопровождается не поглощением, а выделением энергии. Той самой энергии, которая запаслась при образовании фосфодиэфирной связи.

Согласно моей модели присоединение аминокислоты напротив сопровождается выделением энергии. А при отсоединении тРНК от достроенной белковой цепи требует затрат энергии от рибосомы.

Почему же тогда поглощается ~60 кДж/моль энергии при амилировании тРНК?

Давайте разберёмся. Откуда взялась эта цифра? Может быть это вообще гипотеза?

В реальности процесс амилирования тРНК может сопровождаться выделением энергии в результате образования 5 водородных связей. Но это - мелочь, по сравнению с энергией, которая запасается при движении тРНК за счёт хаотического движения молекул физраствора. Мы уже разобрались, что кинетическая энергия тРНК как минимум на порядок превосходит энергию ковалентной связи. Эта энергия используется для отрезания триплета иРНК и реализации композиционного генетического кода. В процессе наращивания белковой цепи на один аминокислотный остаток выделяется энергия, которая в т.ч. может разрывать водородные связи, удерживающие аминокислотный остаток АСС-концом тРНК. Таким образом картина амилирования тРНК и синтеза белка может выглядеть иначе и более логично, чем в современном учебнике молекулярной биологии. Согласны?

А от Вас хотелось бы увидеть укрупнённо АСС-конец тРНК с аминокислотой. Удастся ли Вам, глядя на современный учебник молбиологии разместить атом азота на оси симметрии акцепторного стебля тРНК?

В моей пикотехнологической модели это произошло автоматически. Интересно посмотреть, что получится у Вас. Если не получится, то придётся пользовать мою модель АСС-конца (и тРНК вцелом). Согласны?

Я даже больше скажу, что образование одних связей требует затрат энергии, а другие образуются сами с выделением энергии. Амилирование, согласно моей модели, происходит с выделением энергии, а согласно стандартной гипотезе требует затрат двойной энергии фосфодиэфирной связи

Интересно было бы проверить экспериментально, какая из двух моделей верна.

Кушелев: Буду ждать. Для выбора модели это имеет большое значение. Чтобы программисту потом не пришлось переделывать одну модель на другую.

***

Кушелев: Уважаемая Виктория!

Victoria: я не могу обсуждать и тем более публиковать модели тРНК, которые считаю ошибочными.

Кушелев: Почему, собственно? Ведь в процессе обсуждения находятся аргументы "за" и "против", с помощью которых можно выбрать из нескольких моделей наиболее адекватную. Нельзя же усилием воли выбрать правильную модель. :)

Обсудить на форуме