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Analysis of nucleic acid double helix geometry

PDB code 2QWY   (PDB summary)
Duplex length 52 base pairs

Only the nucleic acid double helix part of the structure is analysed here. Small ligands, proteins, and overhanging ends are not taken into account. Information on the complete structure is available at the Image Library Entry page and at the Sequence, Chains, Units page.

Strand 1    5' G1 C2 G3 C4 G5 G6 C7 G8 A9 U10 U11 U12 A13 A14 C15 C16 G17 U18 A19 U20 U21 G22 C23 A24 G25 U26 C27 G28 C29 G30 U31 G32 A33 U34 A35 A36 A37 U38 G39 U40 A41 G42 C43 U44 A45 A46 A47 A48 A49 G50 G51 A52 3'
Strand 2    3' A52 G51 G50 A49 A48 A47 A46 A45 U44 C43 G42 A41 U40 G39 U38 A37 A36 A35 U34 A33 G32 U31 G30 C29 G28 C27 U26 G25 A24 C23 G22 U21 U20 A19 U18 G17 C16 C15 A14 A13 U12 U11 U10 A9 G8 C7 G6 G5 C4 G3 C2 G1 5'

Side view 1 Top view
Side view 1 Top view
Side view 2 3-dimensional interactive models
(Help)
  

RASMOL, CHIME, VRML 2.0, PDB

Side view 2  

Figure 1   Three orthogonal views of the double helix (Help). Residues are colored according to the nucleotide type (Help: Color codes). The curvilinear helical axis (green) was calculated with CURVES. The double helix is oriented with respect to the principle axis of inertia of the curvilinear helical axis (see Help for further explanations). This drawing reveals immediately if there is any bending of the helical axis.


Inter base pair parameters

The six inter base pair parameters (rise, shift, slide, twist, roll, tilt) describe the translational and rotational displacement between neighbouring base pairs. See Help for further explanations.

Plot of inter base pair parameters with respect to global and local helical axes:  PDF,   GIF
(Global parameters from CURVES,  local parameters from CURVES and FREEHELIX)

Table 1.  Inter base pair parameters with respect to the global helical axis, calculated with CURVES.


  Strand 1      Strand 2        riseg          shiftg          slideg          twistg         rollg         tiltg    
    / Å / Å / Å      

G1 A52            
    5.0 2.0 -1.1 34° -4°
C2 G51            
    3.2 -0.0 -3.2 36° -6°
G3 G50            
    3.3 -2.6 0.2 42° 11° -2°
C4 A49            
    2.6 -0.3 2.3 54°
G5 A48            
    3.9 5.6 0.0 -17° -4°
G6 A47            
    2.5 4.1 1.0 42°
C7 A46            
    5.4 -3.8 -4.7 21° 16° -10°
G8 A45            
    2.1 -1.9 5.9 -10°
A9 U44            
    2.2 1.8 1.4 26° -12°
U10 C43            
    3.5 8.6 -1.4 33° -7°
U11 G42            
    8.1 1.2 -3.4 44° 18°
U12 A41            
    15.0 -2.2 13.7 -5° 14° -30°
A13 U40            
    72.1 0.7 9.4 52° -69° -190°
A14 G39            
    -40.6 11.3 -17.7 102° -3° 165°
C15 U38            
    7.3 2.4 -12.1 15° -10° 18°
C16 A37            
    11.9 -20.3 -12.4 26° 20°
G17 A36            
    7.8 3.3 -9.1 -21° -23° 182°
U18 A35            
    21.1 37.0 -8.5 -48° -70° -320°
A19 U34            
    3.0 -3.8 4.1 14° 91° 189°
U20 A33            
    7.6 -4.9 -0.5 13° -50° 17°
U21 G32            
    -8.8 0.7 -7.6 -42° -115°
G22 U31            
    3.1 -10.8 -1.2 55° 106° 89°
C23 G30            
    0.1 -4.0 3.9 43° 10° 12°
A24 C29            
    2.3 -7.5 5.1 51° -18° 14°
G25 G28            
    1.0 1.5 2.5 22° -13°
U26 C27            
    1.6 -2.8 0.9 19° -15°
C27 U26            
    0.9 1.4 1.3 15° 19° -3°
G28 G25            
    2.4 1.2 1.0 25° 15° -13°
C29 A24            
    2.0 3.0 0.3 23° 23°
G30 C23            
    6.8 8.7 1.5 -25° -49°
U31 G22            
    -7.0 -3.8 3.1 -39° 94° -35°
G32 U21            
    -8.7 -15.5 -12.9 -28° -8° -29°
A33 U20            
    0.2 1.7 -11.8 -37° -74° 91°
U34 A19            
    -346.2 29.1 10.2 45° 14° 71°
A35 U18            
    26.0 3.0 1.4 23° 94° -398°
A36 G17            
    6.6 -0.7 -1.7 -21°
A37 C16            
    -8.0 -7.4 -3.0 -15° -52° -3°
U38 C15            
    7.4 11.9 -3.2 -83° -110° -33°
G39 A14            
    8.6 -5.6 -1.8 71° 155°
U40 A13            
    3.5 2.4 -2.8 -176° -13°
A41 U12            
    4.8 -9.2 -4.4 48° -152°
G42 U11            
    3.8 -5.3 2.8 34° -172°
C43 U10            
    3.4 0.2 4.5 24° -2° -2°
U44 A9            
    1.4 5.0 -1.5 -15°
A45 G8            
    4.8 0.7 0.6 23° -170° 182°
A46 C7            
    2.5 -0.8 2.7 41° -6° -14°
A47 G6            
    3.6 4.6 -3.0
A48 G5            
    3.1 1.7 2.0 37° -7° -7°
A49 C4            
    3.1 -2.1 -1.8 50° -189°
G50 G3            
    3.5 -0.9 1.0 27° 177°
G51 C2            
    4.6 1.1 2.2 34° -8° -7°
A52 G1            


Backbone parameters

Table 2.  Selected torsional angles and sugar pucker phase angles describing the conformation of the sugar phosphate backbone. (See Help for further explanations.)


 gamma     epsilon-zeta       pucker        chi      Strand 1     Strand 2      chi        pucker       epsilon-zeta     gamma 

    C2'-exo 159° G1 A52 -117° C3'-endo    
 45°   -22° (BI)             -47° (BI)   34° 
    C3'-endo -175° C2 G51 -165° C3'-endo    
 47°   -66° (BI)             -33° (BI)   -178° 
    C3'-endo -176° G3 G50 178° C2'-exo    
 19°   -59° (BI)             -78° (BI)   30° 
    C3'-endo -161° C4 A49 -160° C3'-endo    
 178°   -33° (BI)             -51° (BI)   153° 
    C2'-exo 177° G5 A48 167° C3'-endo    
 57°   -77° (BI)             -54° (BI)   55° 
    C3'-endo -173° G6 A47 -158° C3'-endo    
 47°   -64° (BI)             -88° (BI)   38° 
    C3'-endo -146° C7 A46 -161° C3'-endo    
 54°   -73° (BI)             -106° (BI)   180° 
    C2'-endo -102° G8 A45 -178° C3'-endo    
 -152°   -11° (BI)             -102° (BI)   57° 
    C2'-exo -166° A9 U44 -156° C3'-endo    
 39°   -70° (BI)             -97° (BI)   51° 
    C3'-endo -164° U10 C43 -161° C3'-endo    
 46°   -106° (BI)             -108° (BI)   -95° 
    C3'-endo -158° U11 G42 178° C2'-exo    
 44°   -91° (BI)             -22° (BI)   179° 
    C3'-endo -167° U12 A41 -144° C2'-exo    
 45°   -98° (BI)             102° (BII)   20° 
    C4'-exo -95° A13 U40 -118° C2'-endo    
 18°   -26° (BI)             106° (BII)   102° 
    C4'-exo -63° A14 G39 -147° C2'-endo    
 57°   -55° (BI)             -75° (BI)   100° 
    C3'-endo -159° C15 U38 -171° C4'-exo    
 66°   -100° (BI)             -93° (BI)   58° 
    C3'-endo -171° C16 A37 -146° C3'-endo    
 60°   -78° (BI)             -76° (BI)   41° 
    C3'-endo -163° G17 A36 -153° C3'-endo    
 52°   41° (BII)             -30° (BI)   49° 
    C3'-endo -139° U18 A35 168° C3'-endo    
 81°   -112° (BI)             -70° (BI)   51° 
    C3'-endo -170° A19 U34 -116° C2'-endo    
 40°   -108° (BI)             43° (BII)   53° 
    C3'-endo -158° U20 A33 -65° C2'-endo    
 41°   -74° (BI)             170° (BII)   126° 
    C3'-endo -158° U21 G32 -93° C3'-endo    
 98°   -94° (BI)             127° (BII)   33° 
    C3'-endo -167° G22 U31 -135° C2'-endo    
 35°   -58° (BI)             179° (BII)   59° 
    C3'-endo -166° C23 G30 -127° C2'-endo    
 68°   -95° (BI)             -77° (BI)   42° 
    C3'-endo -179° A24 C29 -158° C3'-endo    
 84°   -83° (BI)             -46° (BI)   95° 
    C3'-endo -175° G25 G28 -178° C3'-endo    
 50°   -48° (BI)             -9° (BI)   69° 
    C3'-endo -166° U26 C27 -168° C3'-endo    
 52°   -71° (BI)             -77° (BI)   57° 
    C3'-endo -155° C27 U26 -169° C3'-endo    
 104°   -40° (BI)             -72° (BI)   52° 
    C3'-endo -178° G28 G25 -169° C3'-endo    
 57°   -54° (BI)             -28° (BI)   157° 
    C3'-endo -173° C29 A24 167° C3'-endo    
 34°   -41° (BI)             -108° (BI)   42° 
    C2'-endo -124° G30 C23 -157° C3'-endo    
 21°   180° (BII)             -96° (BI)   83° 
    C2'-endo -107° U31 G22 -163° C3'-endo    
 151°   121° (BII)             -108° (BI)   28° 
    C3'-endo -84° G32 U21 -150° C3'-endo    
 38°   180° (BII)             -69° (BI)   49° 
    C2'-endo -61° A33 U20 -148° C3'-endo    
 62°   58° (BII)             -89° (BI)   33° 
    C3'-exo -131° U34 A19 -164° C3'-endo    
 -25°   5° (BI)             -15° (BI)   134° 
    C2'-exo -165° A35 U18 -175° C3'-endo    
 54°   -127° (BI)             96° (BII)   51° 
    C3'-endo -149° A36 G17 -116° C3'-exo    
 51°   -86° (BI)             -82° (BI)   31° 
    C3'-endo -148° A37 C16 -166° C3'-endo    
 -164°   -90° (BI)             -43° (BI)   68° 
    C3'-endo -167° U38 C15 174° C2'-exo    
 70°   -79° (BI)             -34° (BI)   50° 
    C4'-exo -152° G39 A14 -131° C3'-endo    
 -111°   106° (BII)             -78° (BI)   48° 
    C2'-endo -133° U40 A13 -98° C4'-exo    
 -104°   5° (BI)             -110° (BI)   46° 
    C3'-endo -152° A41 U12 -164° C3'-endo    
 164°   -118° (BI)             -94° (BI)   51° 
    C2'-exo 179° G42 U11 -161° C3'-endo    
 44°   -91° (BI)             -99° (BI)   52° 
    C3'-endo -159° C43 U10 -160° C3'-endo    
 65°   -78° (BI)             -89° (BI)   -167° 
    C3'-endo -172° U44 A9 -164° C2'-exo    
 159°   -125° (BI)             -74° (BI)   51° 
    C3'-endo -177° A45 G8 -134° C3'-endo    
 42°   -84° (BI)             -42° (BI)   41° 
    C3'-endo -164° A46 C7 -146° C3'-endo    
 100°   -74° (BI)             -97° (BI)   47° 
    C3'-endo -177° A47 G6 -166° C3'-endo    
 45°   16° (BI)             -94° (BI)   78° 
    C3'-endo -172° A48 G5 -176° C3'-endo    
 63°   -85° (BI)             -29° (BI)   43° 
    C3'-endo -176° A49 C4 -158° C3'-endo    
 46°   -70° (BI)             -66° (BI)   40° 
    C3'-endo -162° G50 G3 -165° C3'-endo    
 41°   -84° (BI)             -79° (BI)   36° 
    C3'-endo -155° G51 C2 -165° C3'-endo    
 -108°   -94° (BI)             -90° (BI)   29° 
    C1'-endo -106° A52 G1 -177° C3'-endo    


Further information

Full output from CURVES  (helical parameters with respect to global and local axes)

Full output from FREEHELIX  (helical parameters with respect to local axis, angles between normal vectors)

Chirality of ribose and phosphate atoms
Check the naming of phosphate and ribose substituents. Recommended for phosphate oxygens and for ribose hydrogens in NMR structures.


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Perl script:    helixparameter.pl  (15 Sep 2016)
Author:    Peter Slickers  (slickers@leibniz-fli.de),  IMB Jena,  Germany