El paquete ViennaRNA es un software , un conjunto de programas y bibliotecas independientes que se utilizan para predecir y analizar las estructuras secundarias de los ácidos nucleicos del ARN . [1] El código fuente del paquete se publica como software libre y de código abierto , y los binarios compilados están disponibles para los sistemas operativos Linux , macOS y Windows . El artículo original ha sido citado más de 2000 veces.
La estructura tridimensional de las macromoléculas biológicas como las proteínas y los ácidos nucleicos desempeña un papel fundamental en la determinación de su papel funcional. [2] Este proceso de decodificación de la función a partir de la secuencia es una cuestión experimental y computacionalmente desafiante 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 complementariedad completa entre dos hebras. Esto se debe en parte a que el oxígeno adicional en el ARN aumenta la propensión a la formación de enlaces de hidrógeno en la cadena principal del ácido nucleico. Las interacciones de apareamiento de bases y apilamiento de bases del ARN desempeñan un papel fundamental en la formación del ribosoma , el espliceosoma o el ARNt .
La predicción de la estructura secundaria se realiza habitualmente mediante enfoques como la programación dinámica, la minimización de la energía (para la estructura más estable) y la generación de estructuras subóptimas. También se han implementado muchas 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 de energía libre mínima o funciones de partición de moléculas de ARN; ambas utilizando la idea de programación dinámica . Se implementaron criterios no termodinámicos como la formación de coincidencia máxima o varias versiones de plegamiento cinético junto con una heurística de plegamiento inverso para determinar secuencias estructuralmente neutrales. Además, el paquete también contenía un conjunto de estadísticas con rutinas para análisis de conglomerados , geometría estadística y descomposición dividida.
El paquete se puso a disposición como biblioteca y como un conjunto de rutinas independientes.
En esta versión se introdujeron varios cambios sistémicos importantes con el uso de un nuevo modelo de energía parametrizado ( Turner 2004 ), [5] la reestructuración de RNAlib para soportar cálculos concurrentes de manera segura para subprocesos, mejoras en la interfaz de programación de aplicaciones ( API ) y la inclusión de varias herramientas auxiliares nuevas. Por ejemplo, herramientas para evaluar interacciones ARN-ARN y conjuntos restringidos de estructuras. Además, otras características incluyeron información de salida adicional como estructuras de centroide y estructuras de precisión máxima esperada derivadas de probabilidades de apareamiento de bases, o puntuaciones z para estructuras secundarias localmente estables, y soporte para entrada 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 la representación gráfica y el procesamiento de entrada-salida. En la siguiente tabla se recoge un resumen de los programas disponibles (se puede encontrar una lista exhaustiva con ejemplos en la documentación oficial). [9]