El paquete ViennaRNA es un conjunto de bibliotecas y programas independientes que se utilizan para la predicción y el análisis de estructuras secundarias de ARN. [1] El código fuente del paquete se distribuye gratuitamente y los archivos binarios compilados están disponibles para las plataformas Linux , macOS y Windows . El artículo original ha sido citado más de 2000 veces.
La estructura tridimensional de macromoléculas biológicas como proteínas y ácidos nucleicos desempeña un papel fundamental a la hora de determinar su función funcional. [2] Este proceso de decodificación de funciones a partir de la secuencia es una cuestión desafiante desde el punto de vista experimental y computacional que se aborda ampliamente. [3] [4] Las estructuras de ARN forman estructuras secundarias y terciarias complejas en comparación con el ADN que forma dúplex con total complementariedad entre dos cadenas. Esto se debe en parte a que el oxígeno adicional en el ARN aumenta la propensión a formar enlaces de hidrógeno en la columna vertebral del ácido nucleico. Las interacciones de apareamiento de bases y apilamiento de bases del ARN desempeñan un papel fundamental en la formación de ribosomas , espliceosomas o ARNt .
La predicción de estructuras secundarias se realiza comúnmente utilizando enfoques como programación dinámica, minimización de energía (para la estructura más estable) y generación de estructuras subóptimas. También se han implementado una gran cantidad de herramientas de predicción de estructuras .
La primera versión del paquete ViennaRNA fue publicada por Hofacker et al. en 1994. [1] El paquete distribuía herramientas para calcular estructuras mínimas de energía libre o funciones de partición de moléculas de ARN; ambos usando la idea de programación dinámica . Se implementaron criterios no termodinámicos como la formación de coincidencia máxima o varias versiones de plegado cinético junto con una heurística de plegado inverso para determinar secuencias estructuralmente neutras. Además, el paquete también contenía un conjunto de estadísticas con rutinas para análisis de conglomerados , geometría estadística y descomposición dividida.
El paquete estuvo disponible como biblioteca y un conjunto de rutinas independientes.
En esta versión se introdujeron una serie de cambios sistémicos importantes con el uso de un nuevo modelo de energía parametrizado ( Turner 2004 ), [5] reestructuración de RNAlib para admitir cálculos concurrentes de manera segura para subprocesos, mejoras en la API e inclusión de Varias herramientas auxiliares nuevas. Por ejemplo, herramientas para evaluar interacciones ARN-ARN y conjuntos restringidos de estructuras. Además, otras características incluían información de salida adicional, como estructuras de centroides y estructuras de máxima precisión esperada derivadas de probabilidades de emparejamiento de bases, o puntuaciones z para estructuras secundarias localmente estables, y soporte para entradas en formato FASTA . Sin embargo, las actualizaciones son compatibles con versiones anteriores sin afectar la eficiencia computacional de los algoritmos centrales. [6]
Las herramientas proporcionadas por el paquete ViennaRNA también están disponibles para uso público a través de una interfaz web. [7] [8]
Además de las herramientas de predicción y análisis, el paquete ViennaRNA contiene varios scripts y utilidades para trazar y procesar entradas y salidas. En la siguiente tabla se recopila un resumen de los programas disponibles (puede encontrar una lista exhaustiva con ejemplos en la documentación oficial). [9]