Псевдоузел представляет собой нуклеиновая кислоту , вторичная структура , содержащей по меньшей мере два стволовых петлю структуры , в которых половина одного ствола интеркалированной между двумя половинками другого ствола. Псевдоузел был впервые обнаружен в вирусе желтой мозаики репы в 1982 году. [2] Псевдоязычные узлы складываются в трехмерные формы узлов, но не являются настоящими топологическими узлами .
Предсказание и идентификация [ править ]
Структурная конфигурация псевдоузлов не подходит для биовычислительного обнаружения из-за своей контекстно-зависимой или «перекрывающейся» природы. Спаривание оснований в псевдоузлах не очень хорошо вложенные; то есть встречаются пары оснований, которые «перекрывают» друг друга в положении последовательности. Это затрудняет предсказать присутствие псевдоузлов в последовательностях РНК стандартными методами динамического программирования , которые используют рекурсивную систему оценки для идентификации парных основ, и, следовательно, большинство из них не может обнаружить невложенные пары оснований. Новый метод стохастических контекстно-свободных грамматик страдает той же проблемой. Таким образом, популярные методы предсказания вторичной структуры , такие как MFOLD и Pfoldне будет предсказывать структуры псевдоузла, присутствующие в последовательности запроса; они будут идентифицировать только более устойчивую из двух основ псевдоузла.
Можно идентифицировать ограниченный класс псевдоузлов с помощью динамического программирования, но эти методы не являются исчерпывающими и хуже масштабируются в зависимости от длины последовательности, чем алгоритмы без псевдоузлов. [3] [4] Было показано, что общая проблема предсказания структур с наименьшей свободной энергией с псевдоузлами является NP-полной . [5] [6]
Биологическое значение [ править ]
Несколько важных биологических процессов основаны на молекулах РНК, которые образуют псевдоузлы, которые часто являются РНК с обширной третичной структурой . Например, область псевдоузла РНКазы P является одним из наиболее консервативных элементов во всей эволюции. Компонент теломеразной РНК содержит псевдоузел, который имеет решающее значение для активности [1], а некоторые вирусы используют структуру псевдоязычного узла для формирования тРНК-подобного мотива для проникновения в клетку-хозяин. [7]
Представление псевдоузлов [ править ]
Существует много типов псевдоузлов, различающихся тем, как они пересекаются и сколько раз пересекаются. Чтобы отразить эту разницу, псевдоузлы классифицируются на H-, K-, L-, M-типы, причем каждый последующий тип добавляет слой ступенчатой интеркаляции. Например, простой пример теломеразы P2b-P3 в статье представляет собой псевдоузел H-типа. [8]
Вторичная структура РНК обычно представлена обозначением точечных скобок с ()парными круглыми скобками, обозначающими пары оснований в стебле, и точками, обозначающими петли. Прерывистые основы псевдоузлов означают, что такое обозначение должно быть расширено дополнительными скобками или даже буквами, чтобы можно было представить различные наборы основ. Одно такое расширение используется в порядке вложенности ([{<ABCDEдля открытия и edcba>}])закрытия. [9] Структура двух (слегка различающихся) теломераз в этих обозначениях следующая:
(((. (((((........ ))))).))). .... ]]]]]].рисунок 1 CGCGCGCUGUUUUUCUCGCUGACUUUCAGCGGGCGA --- AAAAAAUGUCAGCU 50ВЫРАВНИТЬ |. ||||||||||||||||||||||||| . |. | |||||| ||||||.1 год 1 --- GGGCUGUUUUCUCGCUGACUUUCAGC - CCCAAACAAAAAA-GUCAGCA 47 (((((((........ )))))) ......... ]]]]]].
Обратите внимание, что U-выступ на конце обычно присутствует в теломеразной РНК. Он был удален в модели решения 1ymo для повышения стабильности псевдоузла. [10]
См. Также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ а б Чен, JL; Грейдер, CW (7 июня 2005 г.). «Функциональный анализ структуры псевдоузла теломеразной РНК человека» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 102 (23): 8077–9. Bibcode : 2005PNAS..102.8080C . DOI : 10.1073 / pnas.0502259102 . PMC 1149427 . PMID 15849264 .
- ↑ Staple DW, Butcher SE (июнь 2005 г.). «Псевдоузлы: структуры РНК с разнообразными функциями» . PLoS Biol . 3 (6): e213. DOI : 10.1371 / journal.pbio.0030213 . PMC 1149493 . PMID 15941360 .
- Перейти ↑ Rivas E, Eddy S. (1999). «Алгоритм динамического программирования для предсказания структуры РНК, включая псевдоузлы». J Mol Biol 285 (5): 2053–2068.
- ^ Диркс, Р. М. Пирс Н. А. (2004) Алгоритм для вычисления вероятностей образования пар нуклеиновых кислот, включая псевдоузлы. "J вычислительная химия". 25: 1295-1304, 2004.
- ^ Lyngsø RB, Pedersen CN. (2000). «Предсказание псевдоузла РНК в энергетических моделях». Журнал Comput Biol 7 (3-4): 409-427.
- ^ Lyngsø, RB (2004). Сложность предсказания псевдоузлов в простых моделях. Документ представлен на ICALP.
- ^ Pleij CW, Ритвелд K, Bosch L (1985). «Новый принцип сворачивания РНК, основанный на псевдоузлове» . Nucleic Acids Res . 13 (5): 1717–31. DOI : 10.1093 / NAR / 13.5.1717 . PMC 341107 . PMID 4000943 .
- ^ Kucharík, M; Хофакер, Иллинойс; Стадлер, П.Ф .; Цинь, Дж (15 января 2016 г.). «Псевдоузлы в ландшафтах складчатости РНК» . Биоинформатика . 32 (2): 187–94. DOI : 10.1093 / биоинформатики / btv572 . PMC 4708108 . PMID 26428288 .
- ^ Antczak, M; Попенда, М; Зок, Т; Зурковский, М; Adamiak, RW; Щнюк М (15 апреля 2018 г.). «Новые алгоритмы для представления сложных структур РНК с псевдонимами в точечно-скобочной нотации» . Биоинформатика . 34 (8): 1304–1312. DOI : 10.1093 / биоинформатики / btx783 . PMC 5905660 . PMID 29236971 .
- ^ Таймер, Калифорния; Блуа, Калифорния; Фейгон, Дж (4 марта 2005 г.). «Структура псевдоузла теломеразной РНК человека выявляет консервативные третичные взаимодействия, необходимые для функционирования». Молекулярная клетка . 17 (5): 671–82. DOI : 10.1016 / j.molcel.2005.01.017 . PMID 15749017 .
Внешние ссылки [ править ]
- Запись rfam для псевдоузла PK-HAV
