Balíček ViennaRNA - ViennaRNA Package

Balíček ViennaRNA
Původní autořiHofacker a kol.,
VývojářiInstitut für teoretische Chemie, Währingerstr
Stabilní uvolnění
v2.4.9 / 11. července 2018; Před 2 roky (2018-07-11)
NapsánoC, Perl
Operační systémLinux, Operační Systém Mac, Okna
Velikost13.4 MB (Zdroj)
TypBioinformatika
webová stránkawww.tbi.univie.ac.na/ RNA/

The Balíček ViennaRNA je sada samostatných programů a knihoven používaných pro predikci a analýzu Sekundární struktury RNA.[1] Zdrojový kód balíčku je distribuován svobodně a kompilované binární soubory jsou k dispozici pro Linux, Operační Systém Mac a Okna platformy. Originální papír byl citován více než 2000krát.

Pozadí

Trojrozměrná struktura biologických makromolekul bílkoviny a nukleové kyseliny hrají rozhodující roli při určování jejich funkční role.[2] Tento proces dekódování funkce ze sekvence je experimentálně a výpočetně náročná otázka široce řešená.[3][4] RNA struktury tvoří složité sekundární a terciární struktury ve srovnání s DNA která forma duplexy s plnou doplňkovost mezi dvěma prameny. Je to částečně proto, že extra kyslík v RNA zvyšuje náchylnost k vodíkové vazbě v páteři nukleové kyseliny. The párování bází a základní stohování interakce RNA hrají rozhodující roli při tvorbě ribozom, spliceosome nebo tRNA.

Sekundární struktura predikce se běžně provádí pomocí přístupů, jako je dynamické programování, minimalizace energie (pro nejstabilnější strukturu) a generování neoptimálních struktur. Velký počet nástroje pro predikci struktury byly také implementovány.

Rozvoj

První verzi balíčku ViennaRNA publikovali Hofacker et al. v roce 1994.[1] Balíček distribuoval nástroje pro výpočet buď minimálních struktur volné energie nebo rozdělovacích funkcí molekul RNA; oba využívají myšlenku dynamické programování. Byla implementována netermodynamická kritéria jako tvorba maximálního přizpůsobení nebo různé verze kinetického skládání spolu s inverzní skládací heuristikou pro stanovení strukturně neutrálních sekvencí. Balíček dále obsahoval sadu statistik s rutinami pro shluková analýza, statistická geometrie a dělený rozklad.

Balíček byl zpřístupněn jako knihovna a sada samostatných rutin.

Verze 2.0

V této verzi byla zavedena řada významných systémových změn s využitím nového parametrizovaného energetického modelu (Turner 2004),[5] restrukturalizace RNAlib na podporu souběžných výpočtů způsobem bezpečným pro vlákna, vylepšení API a zahrnutí několika nových pomocných nástrojů. Například nástroje k hodnocení interakcí RNA-RNA a omezených souborů struktur. Kromě toho další funkce zahrnovaly další výstupní informace, jako jsou těžiště struktur a maximální očekávané struktury přesnosti odvozené z pravděpodobností párování bází, nebo z-skóre pro lokálně stabilní sekundární struktury a podpora pro vstup v FASTA formát. Aktualizace jsou však kompatibilní s předchozími verzemi, aniž by to ovlivnilo výpočetní účinnost základních algoritmů.[6]

webový server

Nástroje poskytované balíčkem ViennaRNA jsou také k dispozici pro veřejné použití prostřednictvím webového rozhraní.[7][8]

Nástroje

Kromě nástrojů pro predikci a analýzu obsahuje balíček ViennaRNA několik skriptů a nástrojů pro vykreslování a zpracování vstupů a výstupů. Souhrn dostupných programů je uveden v tabulce níže (vyčerpávající seznam s příklady naleznete v oficiální dokumentaci).[9]

ProgramPopis
AnalyseDistsAnalyzujte matici vzdálenosti
AnalyseSeqsAnalyzujte sadu sekvencí běžné délky
KinfoldSimulujte kinetické skládání sekundárních struktur RNA
RNA2DfoldVypočítejte strukturu MFE, funkci rozdělení a reprezentativní struktury vzorků sousedství k, l
RNAaliduplexPředvídejte konzervované interakce RNA-RNA mezi dvěma zarovnáními
RNAalifoldVypočítejte sekundární struktury pro sadu zarovnaných sekvencí RNA
RNAcofoldVypočítejte sekundární struktury dvou RNA s dimerizací
Vzdálenost RNAVypočítejte vzdálenosti mezi sekundárními strukturami RNA
RNAduplexVypočítejte strukturu po hybridizaci dvou řetězců RNA
RNAevalVyhodnoťte volnou energii sekvencí RNA s danou sekundární strukturou
RNAfoldVypočítejte minimální sekundární struktury volné energie a rozdělovací funkci RNA
RNAforesterPorovnejte sekundární struktury RNA prostřednictvím zarovnání lesa
RNAheatVypočítejte specifické teplo (křivka tání) sekvence RNA
RNA obráceněNajděte sekvence RNA s danou sekundární strukturou (návrh sekvence)
RNALalifoldVypočítejte lokálně stabilní sekundární struktury pro sadu seřazených RNA
RNALfoldVypočítejte lokálně stabilní sekundární struktury dlouhých RNA
RNApalnZarovnání RNA na základě sklonu párování sekvenčních bází
RNApdistVypočítejte vzdálenosti mezi soubory sekundární struktury termodynamické RNA
RNAparconvPřeveďte soubory energetických parametrů z formátu ViennaRNA 1,8 na 2,0
RNAPKplexPředvídejte sekundární struktury RNA včetně pseudoknotů
RNAplexNajděte cíle dotazované RNA
RNAplfoldVypočítejte průměrné pravděpodobnosti párů pro lokálně stabilní sekundární struktury
RNAplotNakreslete sekundární struktury RNA v jazyce PostScript, SVG nebo GML
RNAsnoopNajděte cíle dotazu H / ACA snoRNA
RNAsuboptVypočítejte suboptimální sekundární struktury RNA
RNAupVypočítejte termodynamiku interakcí RNA-RNA

Reference

  1. ^ A b Hofacker, I.L .; Fontana, W .; Stadler, P. F .; Bonhoeffer, L. S .; Tacker, M .; Schuster, P. (01.02.1994). "Rychlé skládání a srovnání sekundárních struktur RNA". Monatshefte für Chemie. 125 (2): 167–188. doi:10.1007 / BF00818163. ISSN  0026-9247.
  2. ^ Vella, F. (1992). "Úvod do proteinové struktury". Biochemické vzdělávání. 20 (2): 122. doi:10.1016/0307-4412(92)90132-6.
  3. ^ Whisstock, James C .; Lesk, Arthur M. (01.08.2003). Msgstr "Predikce funkce proteinu ze sekvence a struktury proteinu". Čtvrtletní recenze biofyziky. 36 (3): 307–340. doi:10.1017 / S0033583503003901. ISSN  1469-8994. PMID  15029827.
  4. ^ Lee, David; Redfern, Oliver; Orengo, Christine (2007). Msgstr "Predikce funkce proteinu ze sekvence a struktury". Nature Reviews Molecular Cell Biology. 8 (12): 995–1005. doi:10.1038 / nrm2281. PMID  18037900.
  5. ^ Mathews, David H .; Disney, Matthew D .; Childs, Jessica L .; Schroeder, Susan J .; Zuker, Michael; Turner, Douglas H. (11. 5. 2004). "Začlenění omezení chemické modifikace do dynamického programovacího algoritmu pro predikci sekundární struktury RNA". Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 101 (19): 7287–7292. doi:10.1073 / pnas.0401799101. ISSN  0027-8424. PMC  409911. PMID  15123812.
  6. ^ Lorenz, Ronny; Bernhart, Stephan H; Siederdissen, Christian Höner zu; Tafer, Hakim; Flamm, Christoph; Stadler, Peter F; Hofacker, Ivo L (2011-11-24). „ViennaRNA Package 2.0“. Algoritmy pro molekulární biologii. 6 (1): 26. doi:10.1186/1748-7188-6-26. PMC  3319429. PMID  22115189.
  7. ^ Gruber, Andreas R .; Lorenz, Ronny; Bernhart, Stephan H .; Neuböck, Richard; Hofacker, Ivo L. (01.07.2008). „Vienna RNA Websuite“. Výzkum nukleových kyselin. 36 (doplněk 2): W70 – W74. doi:10.1093 / nar / gkn188. ISSN  0305-1048. PMC  2447809. PMID  18424795.
  8. ^ Hofacker, Ivo L. (01.07.2003). "Server sekundární struktury vídeňské RNA". Výzkum nukleových kyselin. 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. Citováno 2016-01-11.

Viz také