Пакет ViennaRNA - ViennaRNA Package
| Оригинальный автор (ы) | Hofacker et al., |
|---|---|
| Разработчики) | Институт теоретической химии, Верингерштрассе |
| Стабильный выпуск | v2.4.9 / 11 июля 2018 г. |
| Написано в | C, Perl |
| Операционная система | Linux, macOS, Windows |
| Размер | 13.4 МБ (Источник) |
| Тип | Биоинформатика |
| Интернет сайт | www |
В Пакет ViennaRNA представляет собой набор автономных программ и библиотек, используемых для прогнозирования и анализа Вторичные структуры РНК.[1] Исходный код пакета распространяется свободно и скомпилированные двоичные файлы доступны для Linux, macOS и Windows платформы. Оригинальная статья цитировалась более 2000 раз.
Фон
Трехмерная структура биологических макромолекул типа белки и нуклеиновые кислоты играют решающую роль в определении их функциональной роли.[2] Этот процесс декодирования функции из последовательности представляет собой экспериментально и вычислительно сложный вопрос, который широко решается.[3][4] РНК структуры образуют сложные вторичные и третичные структуры в сравнении с ДНК какие формы дуплексы с полным взаимодополняемость между двумя прядями. Частично это связано с тем, что дополнительный кислород в РНК увеличивает склонность к образованию водородных связей в основной цепи нуклеиновой кислоты. В базовая пара и базовая укладка взаимодействия РНК играют решающую роль в формировании рибосома, сплайсосома, или же тРНК.
Вторичная структура прогнозирование обычно выполняется с использованием таких подходов, как динамическое программирование, минимизация энергии (для наиболее стабильной структуры) и создание субоптимальных структур. Большое количество инструменты прогнозирования структуры были также реализованы.
Разработка
Первая версия пакета ViennaRNA была опубликована Hofacker et al. в 1994 г.[1] В пакете распределены инструменты для вычисления либо структур с минимальной свободной энергией, либо функций распределения молекул РНК; оба используют идею динамическое программирование. Были реализованы нетермодинамические критерии, такие как формирование максимального соответствия или различные версии кинетического сворачивания, а также эвристика обратного сворачивания для определения структурно нейтральных последовательностей. Кроме того, пакет также содержал статистический набор с подпрограммами для кластерный анализ, статистическая геометрия и расщепление.
Пакет был доступен в виде библиотеки и набора автономных подпрограмм.
Версия 2.0
В эту версию был внесен ряд крупных системных изменений с использованием новой параметризованной модели энергии (Тернер 2004),[5] реструктуризация RNAlib для поддержки параллельных вычислений потокобезопасным способом, 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 центроидов и структуры максимальной ожидаемой точности, полученные из вероятностей пары оснований, или z-значения для локально стабильных вторичных структур и поддержки ввода в ФАСТА формат. 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. Сводка доступных программ собрана в таблице ниже (исчерпывающий список с примерами можно найти в официальной документации).[9]
| Программа | Описание |
|---|---|
| AnalyseDists | Анализировать матрицу расстояний |
| AnalyseSeqs | Анализировать набор последовательностей общей длины |
| Кинфолд | Моделировать кинетическое сворачивание вторичных структур РНК |
| RNA2Dfold | Вычислить структуру MFE, статистическую сумму и репрезентативные выборочные структуры k, l окрестностей |
| РНКалидуплекс | Прогнозировать консервативные взаимодействия РНК-РНК между двумя выравниваниями |
| РНКалифолд | Расчет вторичных структур для набора выровненных последовательностей РНК |
| РНК-складка | Рассчитайте вторичные структуры двух РНК с димеризацией |
| РНКустойчивость | Рассчитайте расстояния между вторичными структурами РНК |
| РНКдуплекс | Вычислить структуру при гибридизации двух цепей РНК |
| RNAeval | Оценить свободную энергию последовательностей РНК с заданной вторичной структурой. |
| РНКфолд | Расчет вторичных структур с минимальной свободной энергией и статистической суммы РНК |
| RNAforester | Сравните вторичные структуры РНК через выравнивание по лесу |
| RNAheat | Рассчитайте удельную теплоемкость (кривую плавления) последовательности РНК. |
| Обратная РНК | Найдите последовательности РНК с заданной вторичной структурой (дизайн последовательности) |
| RNALalifold | Рассчитайте локально стабильные вторичные структуры для набора выровненных РНК |
| RNALfold | Вычислить локально стабильные вторичные структуры длинных РНК |
| RNApaln | Выравнивание РНК на основе склонности к спариванию последовательностей |
| RNApdist | Расчет расстояний между ансамблями вторичных структур термодинамической РНК |
| RNAparconv | Преобразование файлов параметров энергии из формата ViennaRNA 1.8 в формат 2.0 |
| РНАПКплекс | Прогнозировать вторичные структуры РНК, включая псевдоузлы |
| РНКплекс | Найти цели запрашиваемой РНК |
| РНКплфолд | Рассчитайте средние вероятности пар для локально устойчивых вторичных структур |
| РНК-график | Нарисуйте вторичные структуры РНК в PostScript, SVG или GML |
| РНК | Найти цели запроса H / ACA snoRNA |
| РНКсубопт | Расчет субоптимальных вторичных структур РНК |
| RNAup | Рассчитайте термодинамику взаимодействий РНК-РНК |
Рекомендации
- ^ а б Hofacker, I. L .; Fontana, W .; Stadler, P. F .; Bonhoeffer, L.S .; Такер, М .; Шустер, П. (1994-02-01). «Быстрое сворачивание и сравнение вторичных структур РНК». Monatshefte für Chemie. 125 (2): 167–188. Дои:10.1007 / BF00818163. ISSN 0026-9247.
- ^ Велла, Ф. (1992). «Введение в структуру белка». Биохимическое образование. 20 (2): 122. Дои:10.1016/0307-4412(92)90132-6.
- ^ Whisstock, James C .; Леск, Артур М. (2003-08-01). «Прогнозирование функции белка по последовательности и структуре белка». Ежеквартальные обзоры биофизики. 36 (3): 307–340. Дои:10.1017 / S0033583503003901. ISSN 1469-8994. PMID 15029827.
- ^ Ли, Дэвид; Редферн, Оливер; Оренго, Кристина (2007). «Прогнозирование функции белка по последовательности и структуре». Обзоры природы Молекулярная клеточная биология. 8 (12): 995–1005. Дои:10.1038 / nrm2281. PMID 18037900.
- ^ Мэтьюз, Дэвид Х .; Дисней, Мэтью Д .; Чайлдс, Джессика Л .; Schroeder, Susan J .; Цукер, Майкл; Тернер, Дуглас Х. (2004-05-11). «Включение ограничений химической модификации в алгоритм динамического программирования для прогнозирования вторичной структуры РНК». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 101 (19): 7287–7292. Дои:10.1073 / pnas.0401799101. ISSN 0027-8424. ЧВК 409911. PMID 15123812.
- ^ Лоренц, Ронни; Бернхарт, Стефан Н; Зидердиссен, Кристиан Хёнер цу; Тафер, Хаким; Фламм, Кристоф; Стадлер, Питер Ф; Хофакер, Иво Л. (24 ноября 2011 г.). "Пакет ViennaRNA 2.0". Алгоритмы молекулярной биологии. 6 (1): 26. Дои:10.1186/1748-7188-6-26. ЧВК 3319429. PMID 22115189.
- ^ Gruber, Andreas R .; Лоренц, Ронни; Bernhart, Stephan H .; Нойбек, Ричард; Хофакер, Иво Л. (1 июля 2008 г.). "Венский веб-сайт РНК". Исследования нуклеиновых кислот. 36 (приложение 2): W70 – W74. Дои:10.1093 / nar / gkn188. ISSN 0305-1048. ЧВК 2447809. PMID 18424795.
- ^ Хофакер, Иво Л. (01.07.2003). "Венский сервер вторичной структуры РНК". Исследования нуклеиновых кислот. 31 (13): 3429–3431. Дои:10.1093 / nar / gkg599. ISSN 0305-1048. ЧВК 169005. PMID 12824340.
- ^ «TBI - ViennaRNA Пакет 2». www.tbi.univie.ac.at. Получено 2016-01-11.