stringtranslate.com

Пакет ViennaRNA

Пакет ViennaRNA — это программное обеспечение , набор автономных программ и библиотек, используемых для прогнозирования и анализа вторичных структур РНК- нуклеиновых кислот . [1] Исходный код пакета выпущен как бесплатное программное обеспечение с открытым исходным кодом , а скомпилированные двоичные файлы доступны для операционных систем Linux , macOS и Windows . Оригинальная статья была процитирована более 2000 раз.

Фон

Трехмерная структура биологических макромолекул, таких как белки и нуклеиновые кислоты, играет решающую роль в определении их функциональной роли. [2] Этот процесс декодирования функции из последовательности является экспериментально и вычислительно сложным вопросом, который широко рассматривается. [3] [4] Структуры РНК образуют сложные вторичные и третичные структуры по сравнению с ДНК , которые образуют дуплексы с полной комплементарностью между двумя цепями. Это отчасти потому, что дополнительный кислород в РНК увеличивает склонность к образованию водородных связей в остове нуклеиновой кислоты. Спаривание оснований и взаимодействие укладки оснований РНК играют решающую роль в формировании рибосомы , сплайсосомы или тРНК .

Прогнозирование вторичной структуры обычно выполняется с использованием таких подходов, как динамическое программирование, минимизация энергии (для наиболее стабильной структуры) и генерация субоптимальных структур. Также были реализованы многие инструменты прогнозирования структуры .

Разработка

Первая версия пакета ViennaRNA была опубликована Хофакером и др. в 1994 году. [1] Пакет распространял инструменты для вычисления либо структур с минимальной свободной энергией, либо функций распределения молекул РНК; оба использовали идею динамического программирования . Были реализованы нетермодинамические критерии, такие как формирование максимального соответствия или различные версии кинетического сворачивания вместе с эвристикой обратного сворачивания для определения структурно нейтральных последовательностей. Кроме того, пакет также содержал статистический набор с процедурами для кластерного анализа , статистической геометрии и разложения на сплиты.

Пакет был доступен в виде библиотеки и набора автономных процедур.

Версия 2.0

В этой версии был введен ряд крупных системных изменений с использованием новой параметризованной энергетической модели ( Turner 2004 ), [5] реструктуризацией RNAlib для поддержки параллельных вычислений потокобезопасным способом, улучшениями в интерфейсе прикладного программирования ( API ) и включением нескольких новых вспомогательных инструментов. Например, инструментов для оценки взаимодействий РНК-РНК и ограниченных ансамблей структур. Кроме того, другие функции включали дополнительную выходную информацию, такую ​​как структуры центроидов и структуры максимальной ожидаемой точности, полученные из вероятностей спаривания оснований, или z-оценки для локально стабильных вторичных структур, и поддержку ввода в формате FASTA . Однако обновления совместимы с более ранними версиями, не влияя на вычислительную эффективность основных алгоритмов. [6]

Веб-сервер

Инструменты, предоставляемые пакетом ViennaRNA, также доступны для публичного использования через веб-интерфейс. [7] [8]

Инструменты

В дополнение к инструментам прогнозирования и анализа, пакет ViennaRNA содержит несколько скриптов и утилит для построения графиков и обработки ввода-вывода. Краткое изложение доступных программ собрано в таблице ниже (исчерпывающий список с примерами можно найти в официальной документации). [9]

Ссылки

  1. ^ Аб Хофакер, Иллинойс; Фонтана, В.; Стадлер, ПФ; Бонхёффер, Л.С.; Такер, М.; Шустер, П. (1 февраля 1994 г.). «Быстрое сворачивание и сравнение вторичных структур РНК». Monatshefte für Chemie . 125 (2): 167–188. дои : 10.1007/BF00818163. ISSN  0026-9247. S2CID  19344304.
  2. ^ Велла, Ф. (1992). «Введение в структуру белка». Биохимическое образование . 20 (2): 122. doi :10.1016/0307-4412(92)90132-6.
  3. ^ Whisstock, James C.; Lesk, Arthur M. (1 августа 2003 г.). «Предсказание функции белка по последовательности и структуре белка». Quarterly Reviews of Biophysics . 36 (3): 307–340. doi :10.1017/S0033583503003901. ISSN  1469-8994. PMID  15029827. S2CID  27123114.
  4. ^ Ли, Дэвид; Редферн, Оливер; Оренго, Кристин (2007). «Предсказание функции белка по последовательности и структуре». Nature Reviews Molecular Cell Biology . 8 (12): 995–1005. doi :10.1038/nrm2281. PMID  18037900. S2CID  14432468.
  5. ^ Мэтьюз, Дэвид Х.; Дисней, Мэтью Д.; Чайлдс, Джессика Л.; Шредер, Сьюзан Дж.; Цукер, Майкл; Тернер, Дуглас Х. (11 мая 2004 г.). «Включение ограничений химической модификации в алгоритм динамического программирования для прогнозирования вторичной структуры РНК». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 101 (19): 7287–7292. Bibcode : 2004PNAS..101.7287M. doi : 10.1073/pnas.0401799101 . ISSN  0027-8424. PMC 409911. PMID 15123812  . 
  6. ^ Лоренц, Ронни; Бернхарт, Стефан Х; Зидердиссен, Кристиан Хёнер цу; Тафер, Хаким; Фламм, Кристоф; Стадлер, Питер Ф; Хофакер, Иво Л. (24 ноября 2011 г.). «Пакет ВенскойРНК 2.0». Алгоритмы молекулярной биологии . 6 (1): 26. дои : 10.1186/1748-7188-6-26 . ПМЦ 3319429 . ПМИД  22115189. 
  7. ^ Грубер, Андреас Р.; Лоренц, Ронни; Бернхарт, Стефан Х.; Нойбёк, Ричард; Хофакер, Иво Л. (1 июля 2008 г.). "The Vienna RNA Websuite". Nucleic Acids Research . 36 (suppl 2): ​​W70–W74. doi :10.1093/nar/gkn188. ISSN  0305-1048. PMC 2447809. PMID  18424795 . 
  8. ^ Хофакер, Иво Л. (1 июля 2003 г.). «Vienna RNA secondary structure server». Nucleic Acids Research . 31 (13): 3429–3431. doi :10.1093/nar/gkg599. ISSN  0305-1048. PMC 169005. PMID 12824340  . 
  9. ^ "TBI - ViennaRNA Package 2". www.tbi.univie.ac.at . Получено 11 января 2016 г. .

Смотрите также

Внешние ссылки