Pseudočvor
Pseudočvor je sekundarna struktura nukleinske kiseline koja sadrži najmanje dvije strukture drška-petlja u kojima je polovina jedne drške interkalirana između dvije polovine druge drške. Pseudočvor je prvi put prepoznat kod virusa žutog mozaika repe 1982.[2] Pseudokvorovi se savijaju u trodimenzionalne konformacije u obliku čvora, ali nisu pravi topološki čvorovi. Ove strukture su kategorizirane kao unakrsna (X) topologija unutar okvira topologije kola, koji je, za razliku od teorije čvorova, pristup zasnovan na kontaktu.
Predviđanje i identifikacija
[uredi | uredi izvor]Strukturna konfiguracija pseudočvorova ne podliježe dobro bio-računarskoj detekciji zbog svoje kontekstne osjetljivosti ili "preklapajuće" prirode. Bazni parovi u pseudočvorovima nisu dobro ugniježđeni; to jest, javljaju se bazni parovi koji se "preklapaju" u položaju sekvence. Zbog toga je prisustvo pseudočvorova u RNK sekvencama teže za predviđanje standardnim metodom dinamičkog programiranja, koja koristi rekurzivni sistem bodovanja za identifikaciju uparenih drški i posljedično, većina ne može detektovati neugniježđene bazne parove. Noviji metod stohastičke gramatike bez konteksta pati od istog problema. Stoga, popularni metodi predviđanja sekundarne strukture poput Mfold and Pfold neće predvidjeti strukture pseudočvorova prisutne u nizu upita; oni će samo identificirati stabilniji od dva stabla pseudočvorova.
Moguće je identificirati ograničenu klasu pseudokvorova korištenjem dinamičkog programiranja, ali ovi metodi nisu iscrpni i skaliraju se lošije kao funkcija dužine sekvence nego algoritmi koji nisu pseudočvorovani.[3][4] Pokazalo se da je opći problem predviđanja struktura najniže slobodne energije s pseudočvovima NP-kompletan.[5][6]
Biološki značaj
[uredi | uredi izvor]Nekoliko važnih bioloških procesa oslanja se na molekule RNK koje formiraju pseudočvorove, koji su često RNK sa opsežnom tercijarnom strukturom. Naprimjer, regija pseudočvora RNKaza P je jedan od najkonzerviranijih elemenata u cijeloj evoluciji. Komponenta RNK-telomeraze sadrži pseudočvor koji je ključan za aktivnost[1] i nekoliko virusa koristi pseudočornu strukturu za formiranje motiva sličnog tRNK, kako bi se infiltrirali u ćeliju domaćina .[7]
Predstavljanje pseudočvorova
[uredi | uredi izvor]Postoji mnogo vrsta pseudokvorova, koje se razlikuju po načinu na koji se ukrštaju i koliko puta se ukrštaju. Da bi se odrazila ova razlika, pseudočvorovi se klasifikuju u H-, K-, L-, M-tipove, pri čemu svaki sljedeći tip dodaje sloj stepenaste interkalacije. Jednostavan primjer telomeraza P2b-P3 u članku, naprimjer, je pseudočvor H-tipa.[8]
Sekundarna struktura RNK se obično predstavlja notacijom sa tačkastim zagradama, pri čemu okrugle zagrade () označavaju bazne parove u stablu, a tačke predstavljaju petlje. Prekinute drške pseudočvorova znače da se takva notacija mora proširiti dodatnim zagradama, ili čak slovima, tako da se mogu predstaviti različiti skupovi drški. Jedno takvo proširenje koristi, u redoslijedu ugniježđivanja, ([{<ABCDE za otvaranje i edcba>}]) za zatvaranje.[9] Struktura za dva (malo različita) primjera telomeraze, u ovoj notaciji, je:
(((.(((((........))))).))). ....]]]]]]. drawing 1 CGCGCGCUGUUUUUCUCGCUGACUUUCAGCGGGCGA---AAAAAAUGUCAGCU 50 ALIGN |.||||||||||||||||||||||||| .|.| |||||| ||||||. 1ymo 1 ---GGGCUGUUUUUCUCGCUGACUUUCAGC—CCCAAACAAAAAA-GUCAGCA 47 ((((((........)))) )).........]]]]]].
Treba napomenuti da je U-izbočina na kraju normalno prisutna u telomerazama RNK. Uklonjena je u 1ymo modelu rastvora radi poboljšane stabilnosti pseudočvora.[10]
Također pogledajte
[uredi | uredi izvor]Reference
[uredi | uredi izvor]- 1 2 Chen, JL; Greider, CW (7. 6. 2005). "Functional analysis of the pseudoknot structure in human telomerase RNA". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 102 (23): 8077–9. Bibcode:2005PNAS..102.8080C. doi:10.1073/pnas.0502259102. PMC 1149427. PMID 15849264.
- ↑ Staple DW, Butcher SE (juni 2005). "Pseudoknots: RNA structures with diverse functions". PLOS Biol. 3 (6): e213. doi:10.1371/journal.pbio.0030213. PMC 1149493. PMID 15941360.
- ↑ Rivas E, Eddy S. (1999). "A dynamic programming algorithm for RNA structure prediction including pseudoknots". J Mol Biol 285(5): 2053–2068.
- ↑ Dirks, R.M. Pierce N.A. (2004) An algorithm for computing nucleic acid base-pairing probabilities including pseudoknots. "J Computation Chemistry". 25:1295-1304, 2004.
- ↑ Lyngsø, Rune B.; Pedersen, Christian N. S. (2000). "RNA Pseudoknot Prediction in Energy-Based Models". Journal of Computational Biology. 7 (3–4): 409–427. doi:10.1089/106652700750050862. ISSN 1066-5277. PMID 11108471.
- ↑ Lyngsø, Rune B. (2004). "Complexity of Pseudoknot Prediction in Simple Models". Automata, Languages and Programming. Lecture Notes in Computer Science. 3142. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg. str. 919–931. doi:10.1007/978-3-540-27836-8_77. ISBN 978-3-540-22849-3.
- ↑ Pleij CW, Rietveld K, Bosch L (1985). "A new principle of RNA folding based on pseudoknotting". Nucleic Acids Res. 13 (5): 1717–31. doi:10.1093/nar/13.5.1717. PMC 341107. PMID 4000943.
- ↑ Kucharík, M; Hofacker, IL; Stadler, PF; Qin, J (15. 1. 2016). "Pseudoknots in RNA folding landscapes". Bioinformatics. 32 (2): 187–94. doi:10.1093/bioinformatics/btv572. PMC 4708108. PMID 26428288.
- ↑ Antczak, M; Popenda, M; Zok, T; Zurkowski, M; Adamiak, RW; Szachniuk, M (15. 4. 2018). "New algorithms to represent complex pseudoknotted RNA structures in dot-bracket notation". Bioinformatics. 34 (8): 1304–1312. doi:10.1093/bioinformatics/btx783. PMC 5905660. PMID 29236971.
- ↑ Theimer, CA; Blois, CA; Feigon, J (4. 3. 2005). "Structure of the human telomerase RNA pseudoknot reveals conserved tertiary interactions essential for function". Molecular Cell. 17 (5): 671–82. doi:10.1016/j.molcel.2005.01.017. PMID 15749017.