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Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
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생물학

核酸结构分析及建设3DNA

Published: April 26, 2013
doi:
10.3791/4401
, ,
1Department of Chemistry & Chemical Biology and BioMaPS Institute for Quantitative Biology,Rutgers – The State University of New Jersey, 2Department of Biological Sciences,Columbia University

Summary

追梦的软件包是一个流行和通用的生物信息学工具与功能分析，构建，可视化三维核酸结构。本文提出了详细的协议的一个子集3DNA提供新的和流行的特点，适用于个别结构和相关结构的合奏。

Abstract

追梦的软件包是一个流行和通用的生物信息学工具与功能分析，构建，可视化三维核酸结构。本文提出了详细的协议的一个子集3DNA提供新的和流行的特点，适用于个别结构和相关结构的合奏。协议1列出下载并安装该软件所需要的指令的集合。其次，协议2，通过分析的核酸结构，包括碱基对的分配和确定刚体参数描述结构，协议3，由一个原子的重建的说明模型的结构从它的刚体参数。追梦，版本2.1，最新版本的结构歌舞团的分析和操作的新功能，如核磁共振（NMR）测量和分子动力学（MD推导出）模拟，这些功能在协议中的4和5。除了 ​​追梦的独立软件包，w3DNA位于http://w3dna.rutgers.edu ， web服务器，提供了一个友好的用户界面功能的软件选择。协议6演示了一个新的功能的网站建设模型长的DNA结合蛋白的分子修饰在用户指定的位置。

Introduction

了解三维结构的DNA，RNA和蛋白，药物和其他配体的配合物，用于解密其不同的生物功能是至关重要的，允许设计合理的治疗学。这种结构的探索需要三个单独的，但密切相关的部分组成：分析（提取型态的形状和相互作用），建模（评估能量和分子动力学），和可视化。结构分析和模型建设基本上同一枚硬币的两面，他们两个补充和可视化。

3DNA一套计算机程序，是一个日益流行的结构与功能的生物信息学工具包，分析，构建和可视化三维核酸结构。早期出版物概述软件1，提供的食谱执行所选任务2的功能，介绍了基于Web的界面软件的流行特点，结构特点数据库收集使用 3DNA 4，5和示出的软件的实用程序在分析中的DNA和RNA结构6，7。

本文目的是把的3DNA软件套件实验室科学家和其他人的利益和/或需要调查的DNA和RNA的空间组织与国家的最先进的计算工具。这里提出的协议包括一步一步的说明（一）下载并安装一个Mac OS X系统上的软件，（II-III）DNA碱基对组成的步骤，水平结构分析和修改（ IV-V），以分析和相关的DNA结构调整套，及（vi）与用户友好的w3DNA Web界面蛋白质修饰过的DNA链构建模型。软件具有分析能力，解决个别结构，利用X射线晶体学方法以及大型利用核磁共振（NMR）方法测定结构或计算机仿真技术所产生的合奏。

这里的结构检查包括（i）的高分辨率晶体结构的DNA势必到HBB蛋白从伯氏疏螺旋体 （蜱传播的细菌，导致莱姆病在人类9，10），（二）两个大组顺序相关的DNA分子与分子模拟11 – 4500快照d的（GGCAAAATTTTGCC）的，2和d（CCGTTTTAAAACGG）2在100皮秒为单位收集，在计算过程中，及（iii）O3 DNA操作员基于NMR的结构的一个小的合奏绑定的头饰在大肠杆菌 lac阻遏蛋白12。下面的说明包括有关如何访问这些结构，以及如何使用3DNA（此文件的一个副本被发现相关文件的原子坐标信息3DNA在http://forum.x3dna.org/jove论坛）审查和修改这些结构。

Protocol

1。安装软件包连接到的追梦3DNA在http://x3dna.org网站和单击链接到3DNA论坛。在论坛内，选择“注册”链接，并按照说明进行操作，以创建一个新的帐户。 以下说明详细安装一个基于OS X的Macintosh电脑，一个默认的bash'壳上的软件。 Linux或Windows（Cygwin的的MinGW / MSYS）系统常用shell（包括'tcsh的'）的程序内发现3DNA论坛。 一旦你已经建立?…

Representative Results

常规使用的的3DNA软件工具来分析核酸结构。例如，碱基对的身份和特征在双螺旋片段的碱基的DNA和RNA结构的安排刚体参数自动计算，为每一个新的条目存储在核酸数据库22，世界范围内的存储库核酸的结构信息。刚体参数确定协议2的值轻易表露在三维结构的扭曲，如极端的DNA大沟，大正滚动角（64.95°，60.93°）弯曲成两个网站，发现在AT·AT与伯氏疏螺旋体 HBB蛋白8（ ?…

Discussion

在这篇文章中提出的协议集，只触及3DNA程序套件的能力。的工具，可以适用核糖核酸结构识别非经典的碱基对，以确定的二级结构的上下文中，会发生这样的配对，量化螺旋片段的空间配置，测量沿链主链的碱基重叠，等等。 rebuild命令允许用户构建简单和翔实的基地和基地对像中的插图所示， 图1块表示。建设工具还包括在一个给定的结构化模板功能，以“线”不同的序列，产生无…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

我们非常感谢分享DNA双螺旋分子动力学模拟产生的坐标吉日Šponer的。我们也承认纳达Spackova为协助下载这些结构。通过USPHS研究资助支持这项工作GM34809和GM096889表示感谢。

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Colasanti, A. V., Lu, X., Olson, W. K. Analyzing and Building Nucleic Acid Structures with 3DNA. J. Vis. Exp. (74), e4401, doi:10.3791/4401 (2013).
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