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Analysis of nucleic acid double helix geometry

PDB code 5UNE   (PDB summary)
Duplex length 47 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 G2 G3 A4 A5 A6 U7 G8 A9 U10 G11 G12 G13 C14 G15 U16 A17 G18 A19 C20 G21 C22 A23 C24 G25 U26 C27 A28 G29 C30 G31 G32 C33 G34 G35 A36 A37 A38 U39 G40 G41 U42 U43 U44 C45 C46 C47 3'
Strand 2    3' C47 C46 C45 U44 U43 U42 G41 G40 U39 A38 A37 A36 G35 G34 C33 G32 G31 C30 G29 A28 C27 U26 G25 C24 A23 C22 G21 C20 A19 G18 A17 U16 G15 C14 G13 G12 G11 U10 A9 G8 U7 A6 A5 A4 G3 G2 G1 5'

Side view 1 Top view
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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.


Analysis of helical axis bending


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 C47            
    4.5 0.2 -0.1 28° -27°
G2 C46            
    3.0 -0.4 -0.8 19° -16°
G3 C45            
    3.9 0.5 0.4 23° -23°
A4 U44            
    3.6 0.7 0.3 25° -19°
A5 U43            
    4.1 0.8 0.7 27° -21°
A6 U42            
    5.4 1.6 0.5 29° 11° -25°
U7 G41            
    4.0 0.1 -0.9 20° 15° -15°
G8 G40            
    3.6 0.0 -0.5 16° 14° -11°
A9 U39            
    5.6 -0.7 -1.4 -20°
U10 A38            
    7.0 0.0 -0.0 34° -0°
G11 A37            
    5.5 1.8 -7.0 -32° -62° 206°
G12 A36            
    5.4 -4.0 2.1 -30° 26° -42°
G13 G35            
    7.1 2.4 4.7 67° 76° -228°
C14 G34            
    4.0 -0.3 0.3 33° 13° -24°
G15 C33            
    4.0 1.8 -1.3 32° 21° -11°
U16 G32            
    3.7 -0.8 -0.1 17° 10° -8°
A17 G31            
    4.3 0.6 -1.0 26° 25° -13°
G18 C30            
    4.2 -0.3 -0.9 27° 16° -6°
A19 G29            
    5.2 1.8 -1.1 16° 22° 11°
C20 A28            
    4.2 -0.8 -0.6 26° 19° -14°
G21 C27            
    4.4 1.0 -1.8 38° 31°
C22 U26            
    5.5 -1.9 -0.5 -13° -9°
A23 G25            
    4.4 1.4 -0.8 47° 39° 14°
C24 C24            
    4.3 -1.0 -0.9 30° 28° -4°
G25 A23            
    5.5 0.3 -0.5 28° 38° 18°
U26 C22            
    4.2 0.7 -0.8 12° -0°
C27 G21            
    5.1 0.3 0.5 12° 25°
A28 C20            
    4.8 0.6 -0.9 21° 24°
G29 A19            
    5.1 0.9 -1.1 25° 22° 17°
C30 G18            
    5.6 -2.0 -1.7 23° 25° 12°
G31 A17            
    5.7 2.5 1.7 17° 13°
G32 U16            
    5.9 -1.0 -2.0 25° 22° 11°
C33 G15            
    8.1 -1.5 -0.3 31° 33° 30°
G34 C14            
    5.0 -2.3 7.4 35° -69° -98°
G35 G13            
    6.2 -0.8 -3.4 42° 165°
A36 G12            
    10.6 -2.9 0.6 18° -151° 51°
A37 G11            
    6.8 0.6 -7.0 -41° 69° 87°
A38 U10            
    7.1 1.8 -1.0 25°
U39 A9            
    5.6 1.2 -0.0 20° 14°
G40 G8            
    4.8 -1.5 -0.3 23° 25°
G41 U7            
    5.8 -1.2 -0.0 23° 23° 21°
U42 A6            
    4.4 -0.7 0.2 26° 18° 19°
U43 A5            
    5.2 -0.8 0.3 22° 20° 25°
U44 A4            
    4.2 -0.6 -0.1 24° 13° 17°
C45 G3            
    4.3 0.0 -0.5 19° 12° 19°
C46 G2            
    5.5 -0.7 -0.5 27° 30°
C47 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 

    C3'-endo -180° G1 C47 -165° C3'-endo    
 50°   -59° (BI)             -55° (BI)   66° 
    C3'-endo -169° G2 C46 -165° C3'-endo    
 50°   -52° (BI)             -80° (BI)   52° 
    C3'-endo -166° G3 C45 -157° C3'-endo    
 66°   -67° (BI)             -74° (BI)   48° 
    C3'-endo -166° A4 U44 -159° C3'-endo    
 67°   -61° (BI)             -74° (BI)   52° 
    C3'-endo -163° A5 U43 -163° C3'-endo    
 65°   -61° (BI)             -60° (BI)   54° 
    C3'-endo -162° A6 U42 -166° C3'-endo    
 84°   -80° (BI)             -55° (BI)   -173° 
    C3'-endo -174° U7 G41 180° C3'-endo    
 43°   -36° (BI)             -84° (BI)   61° 
    C3'-endo -171° G8 G40 -169° C3'-endo    
 60°   -74° (BI)             -48° (BI)   45° 
    C3'-endo -163° A9 U39 -160° C3'-endo    
 50°   -71° (BI)             -63° (BI)   -179° 
    C3'-endo -163° U10 A38 179° C3'-endo    
 64°   -89° (BI)             26° (BII)   68° 
    C3'-endo -173° G11 A37 -132° C2'-endo    
 51°   -69° (BI)             -84° (BI)   47° 
    C3'-endo -171° G12 A36 -96° C2'-exo    
 66°   -36° (BI)             -40° (BI)   171° 
    C3'-endo -178° G13 G35 -112° C3'-exo    
 51°   -78° (BI)             149° (BII)   64° 
    C3'-endo -160° C14 G34 -158° C3'-endo    
 57°   -79° (BI)             -72° (BI)   58° 
    C3'-endo -163° G15 C33 -158° C3'-endo    
 53°   -75° (BI)             -50° (BI)   83° 
    C3'-endo -157° U16 G32 -174° C2'-exo    
 67°   -75° (BI)             -39° (BI)   79° 
    C3'-endo -165° A17 G31 -172° C3'-endo    
 141°   -100° (BI)             -61° (BI)   60° 
    C3'-endo 170° G18 C30 -168° C3'-endo    
 55°   -28° (BI)             -74° (BI)   55° 
    C3'-endo -173° A19 G29 -167° C3'-endo    
 53°   -41° (BI)             -57° (BI)   64° 
    C3'-endo -164° C20 A28 -163° C3'-endo    
 59°   -75° (BI)             -68° (BI)   58° 
    C3'-endo -170° G21 C27 -172° C3'-endo    
 59°   -64° (BI)             -75° (BI)   55° 
    C3'-endo -173° C22 U26 -169° C3'-endo    
 -118°   -15° (BI)             -62° (BI)   45° 
    C3'-endo -172° A23 G25 -170° C3'-endo    
 58°   -104° (BI)             -62° (BI)   60° 
    C3'-endo -159° C24 C24 -162° C3'-endo    
 56°   -73° (BI)             -87° (BI)   55° 
    C3'-endo -166° G25 A23 -164° C3'-endo    
 57°   -65° (BI)             -87° (BI)   -160° 
    C3'-endo -166° U26 C22 -149° C3'-endo    
 49°   -66° (BI)             -90° (BI)   44° 
    C3'-endo -162° C27 G21 -154° C3'-endo    
 53°   -53° (BI)             -47° (BI)   61° 
    C3'-endo -157° A28 C20 -163° C3'-endo    
 -174°   -85° (BI)             -60° (BI)   62° 
    C3'-endo 179° G29 A19 -166° C3'-endo    
 49°   -50° (BI)             -91° (BI)   -137° 
    C3'-endo -159° C30 G18 -179° C3'-endo    
 67°   -80° (BI)             -103° (BI)   39° 
    C3'-endo -161° G31 A17 -154° C3'-endo    
 81°   -26° (BI)             -30° (BI)   60° 
    C3'-endo -173° G32 U16 -156° C3'-endo    
 58°   -54° (BI)             -76° (BI)   50° 
    C3'-endo -159° C33 G15 -170° C3'-endo    
 62°   -94° (BI)             -62° (BI)   70° 
    C3'-endo -146° G34 C14 -158° C3'-endo    
 -69°   108° (BII)             -73° (BI)   57° 
    C3'-endo 179° G35 G13 -163° C3'-endo    
 52°   -35° (BI)             -51° (BI)   63° 
    C3'-endo -163° A36 G12 -168° C3'-endo    
 48°   173° (BII)             -88° (BI)   56° 
    C2'-endo -115° A37 G11 -172° C3'-endo    
 55°   115° (BII)             -67° (BI)   39° 
    C3'-endo 175° A38 U10 -166° C3'-endo    
 64°   -63° (BI)             -51° (BI)   144° 
    C3'-endo -166° U39 A9 179° C3'-endo    
 57°   -62° (BI)             -106° (BI)   42° 
    C3'-endo -170° G40 G8 -153° C3'-endo    
 63°   -64° (BI)             -24° (BI)   66° 
    C3'-endo -169° G41 U7 -161° C3'-endo    
 52°   -78° (BI)             -79° (BI)   60° 
    C3'-endo -160° U42 A6 -162° C3'-endo    
 57°   -76° (BI)             -44° (BI)   61° 
    C3'-endo -162° U43 A5 -168° C3'-endo    
 54°   -70° (BI)             -61° (BI)   71° 
    C3'-endo -164° U44 A4 -164° C3'-endo    
 62°   -89° (BI)             -85° (BI)   47° 
    C3'-endo -170° C45 G3 -161° C3'-endo    
 64°   -53° (BI)             -64° (BI)   48° 
    C3'-endo -171° C46 G2 -169° C3'-endo    
 61°   -86° (BI)             -53° (BI)   93° 
    C3'-endo -160° C47 G1 175° C3'-endo    


Groove width

Plot of minor groove width:   PDF,   GIF
Plot of major groove width:   PDF,   GIF
(See Help for further explanations.)

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