Пакет ViennaRNA
| Оригинальный автор(ы) | Хофакер и др., |
|---|---|
| Разработчик(и) | Институт теоретической химии, Верингерштрассе |
| Стабильная версия | v2.4.17
/ 25 ноября 2020 г |
| Написано в | С , Перл |
| Операционная система | Linux , MacOS , Windows |
| Размер | 13,4 МБ (Источник) |
| Тип | Биоинформатика |
| Веб-сайт | www |
Пакет ViennaRNA представляет собой набор автономных программ и библиотек, используемых для прогнозирования и анализа вторичных структур РНК. [ 1 ] Исходный код пакета распространяется свободно , а скомпилированные двоичные файлы доступны для платформ Linux , macOS и Windows . Оригинальная статья была процитирована более 2000 раз.
Фон
[ редактировать ]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 представляет собой сложный экспериментальный и вычислительный вопрос, который широко решается. [ 3 ] [ 4 ] Структуры РНК образуют сложные вторичные и третичные структуры по сравнению с ДНК , которые образуют дуплексы с полной комплементарностью между двумя цепями. Частично это связано с тем, что дополнительный кислород в РНК увеличивает склонность к образованию водородных связей в остове нуклеиновой кислоты. Взаимодействия спаривания оснований и 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 создание неоптимальных структур. большое количество инструментов прогнозирования структуры Также было реализовано .
Разработка
[ редактировать ]Первая версия пакета ViennaRNA была опубликована Hofacker et al. в 1994 году. [ 1 ] В пакете распределены инструменты для расчета структур минимальной свободной энергии или статистических сумм молекул РНК; оба используют идею динамического программирования . Были реализованы нетермодинамические критерии, такие как формирование максимального соответствия или различные варианты кинетического сворачивания, а также эвристика обратного сворачивания для определения структурно нейтральных последовательностей. Кроме того, пакет также содержал набор статистических данных с процедурами кластерного анализа , статистической геометрии и разбиения на части.
Пакет был доступен в виде библиотеки и набора автономных процедур.
Версия 2.0
[ редактировать ]В эту версию был внесен ряд крупных системных изменений с использованием новой параметризованной энергетической модели ( Тернер 2004 ), [ 5 ] реструктуризация RNAlib для поддержки параллельных вычислений в потокобезопасном режиме, улучшения API и включение нескольких новых вспомогательных инструментов. Например, инструменты для оценки взаимодействий РНК-РНК и ограниченных ансамблей структур. Кроме того, другие функции включали дополнительную выходную информацию, такую как структуры центроида и структуры максимальной ожидаемой точности, полученные на основе вероятностей спаривания оснований, или z-показатели для локально стабильных вторичных структур, а также поддержку ввода в FASTA формате . Однако обновления совместимы с более ранними версиями, не влияя на вычислительную эффективность основных алгоритмов. [ 6 ]
Веб-сервер
[ редактировать ]Инструменты, предоставляемые пакетом ViennaRNA, также доступны для публичного использования через веб-интерфейс. [ 7 ] [ 8 ]
Инструменты
[ редактировать ]Помимо инструментов прогнозирования и анализа, пакет ViennaRNA содержит несколько скриптов и утилит для построения графиков и обработки ввода-вывода. Краткое описание доступных программ собрано в таблице ниже (исчерпывающий список с примерами можно найти в официальной документации). [ 9 ]
| Программа | Описание |
|---|---|
| Анализ расстояний | Анализ матрицы расстояний |
| АнализSeqs | Анализ набора последовательностей общей длины |
| Кинфолд | Имитировать кинетическое сворачивание вторичных структур РНК |
| РНК2Dфолд | Вычислите структуру MFE, статистическую сумму и структуры репрезентативной выборки k, l окрестностей. |
| РНКалидуплекс | Прогнозирование консервативных взаимодействий РНК-РНК между двумя выравниваниями |
| РНКифолд | Рассчитать вторичные структуры для набора выровненных последовательностей РНК |
| РНКкофолд | Рассчитать вторичные структуры двух РНК с димеризацией |
| РНКрасстояние | Рассчитать расстояния между вторичными структурами РНК |
| РНКдуплекс | Рассчитайте структуру при гибридизации двух цепей РНК. |
| РНАеваль | Оценить свободную энергию последовательностей РНК с заданной вторичной структурой. |
| РНКфолд | Рассчитайте минимальные вторичные структуры свободной энергии и статистическую сумму РНК. |
| РНК-лесник | Сравните вторичные структуры РНК с помощью выравнивания леса |
| РНКтепло | Рассчитайте удельную теплоемкость (кривую плавления) последовательности РНК. |
| РНКинверс | Найдите последовательности РНК с заданной вторичной структурой (дизайн последовательностей). |
| РНКЛалифолд | Рассчитать локально стабильные вторичные структуры для набора выровненных РНК |
| РНКЛфолд | Рассчитать локально стабильные вторичные структуры длинных РНК |
| РНАпалн | Выравнивание РНК на основе склонности к спариванию оснований последовательности |
| РНКапдист | Рассчитать расстояния между термодинамическими ансамблями вторичных структур РНК |
| РНКпарконв | Преобразование файлов энергетических параметров из формата ViennaRNA 1.8 в 2.0. |
| РНКПКплекс | Прогнозировать вторичные структуры РНК, включая псевдоузлы |
| РНКплекс | Найти цели запроса РНК |
| РНКплфолд | Рассчитать средние парные вероятности для локально стабильных вторичных структур. |
| РНКплот | Нарисуйте вторичные структуры РНК в PostScript, SVG или GML. |
| РНКснуп | Найти цели запроса мяРНК H/ACA |
| РНКсубопт | Рассчитать субоптимальные вторичные структуры РНК |
| РНКуп | Рассчитайте термодинамику взаимодействий РНК-РНК. |
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б 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 .
- ^ Велла, Ф. (1992). «Введение в структуру белка». Биохимическое образование . 20 (2): 122. дои : 10.1016/0307-4412(92)90132-6 .
- ^ Уиссток, Джеймс К.; Леск, Артур М. (1 августа 2003 г.). «Прогнозирование функции белка на основе последовательности и структуры белка». Ежеквартальные обзоры биофизики . 36 (3): 307–340. дои : 10.1017/S0033583503003901 . ISSN 1469-8994 . ПМИД 15029827 . S2CID 27123114 .
- ^ Ли, Дэвид; Редферн, Оливер; Оренго, Кристина (2007). «Прогнозирование функции белка по последовательности и структуре». Nature Reviews Молекулярно-клеточная биология . 8 (12): 995–1005. дои : 10.1038/nrm2281 . ПМИД 18037900 . S2CID 14432468 .
- ^ Мэтьюз, Дэвид Х.; Дисней, Мэтью Д.; Чайлдс, Джессика Л.; Шредер, Сьюзен 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. Бибкод : 2004PNAS..101.7287M . дои : 10.1073/pnas.0401799101 . ISSN 0027-8424 . ПМК 409911 . ПМИД 15123812 .
- ^ 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 .
- ^ Грубер, Андреас Р.; Лоренц, Ронни; Бернхарт, Стефан Х.; Нойбёк, Рихард; Хофакер, Иво Л. (1 июля 2008 г.). «Венский веб-сайт RNA» . Исследования нуклеиновых кислот . 36 (приложение 2): W70–W74. дои : 10.1093/нар/gkn188 . ISSN 0305-1048 . ПМЦ 2447809 . ПМИД 18424795 .
- ^ Хофакер, Иво Л. (1 июля 2003 г.). «Венский сервер вторичной структуры РНК» . Исследования нуклеиновых кислот . 31 (13): 3429–3431. дои : 10.1093/nar/gkg599 . ISSN 0305-1048 . ПМК 169005 . ПМИД 12824340 .
- ^ «ЧМТ – Пакет ViennaRNA 2» . www.tbi.univie.ac.at . Проверено 11 января 2016 г.