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Paquete ViennaRNA

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.

Fondo

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 .

Desarrollo

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.

Versión 2.0

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]

Servidor web

Las herramientas proporcionadas por el paquete ViennaRNA también están disponibles para uso público a través de una interfaz web. [7] [8]

Herramientas

Además de las herramientas de predicción y análisis, el paquete ViennaRNA contiene varios scripts y utilidades para la representación gráfica y el procesamiento de entradas y salidas. En la siguiente tabla se incluye un resumen de los programas disponibles (en la documentación oficial se puede encontrar una lista exhaustiva con ejemplos). [9]

Referencias

  1. ^ ab Hofacker, IL; Fontana, W.; Stadler, PF; Bonhoeffer, LS; Tacker, M.; Schuster, P. (1 de febrero de 1994). "Plegamiento rápido y comparación de estructuras secundarias de ARN". Monatshefte für Chemie . 125 (2): 167–188. doi :10.1007/BF00818163. ISSN  0026-9247. S2CID  19344304.
  2. ^ Vella, F. (1992). "Introducción a la estructura de las proteínas". Educación bioquímica . 20 (2): 122. doi :10.1016/0307-4412(92)90132-6.
  3. ^ Whisstock, James C.; Lesk, Arthur M. (1 de agosto de 2003). "Predicción de la función de las proteínas a partir de la secuencia y la estructura de las proteínas". Quarterly Reviews of Biophysics . 36 (3): 307–340. doi :10.1017/S0033583503003901. ISSN  1469-8994. PMID  15029827. S2CID  27123114.
  4. ^ Lee, David; Redfern, Oliver; Orengo, Christine (2007). "Predicción de la función de las proteínas a partir de la secuencia y la estructura". Nature Reviews Molecular Cell Biology . 8 (12): 995–1005. doi :10.1038/nrm2281. PMID  18037900. S2CID  14432468.
  5. ^ Mathews, David H.; Disney, Matthew D.; Childs, Jessica L.; Schroeder, Susan J.; Zuker, Michael; Turner, Douglas H. (11 de mayo de 2004). "Incorporación de restricciones de modificación química en un algoritmo de programación dinámica para la predicción de la estructura secundaria del ARN". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 101 (19): 7287–7292. Bibcode :2004PNAS..101.7287M. 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 (24 de noviembre de 2011). "Paquete VienaRNA 2.0". Algoritmos para Biología Molecular . 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. (1 de julio de 2008). "The Vienna RNA Websuite". Investigación de ácidos nucleicos . 36 (suppl 2): ​​W70–W74. doi :10.1093/nar/gkn188. ISSN  0305-1048. PMC 2447809 . PMID  18424795. 
  8. ^ Hofacker, Ivo L. (1 de julio de 2003). "Servidor de estructura secundaria del ARN de Viena". Investigación de ácidos nucleicos . 31 (13): 3429–3431. doi :10.1093/nar/gkg599. ISSN  0305-1048. PMC 169005. PMID 12824340  . 
  9. ^ "TBI - ViennaRNA Package 2" (Paquete 2 de TBI de ViennaRNA) en www.tbi.univie.ac.at . Consultado el 11 de enero de 2016 .

Véase también

Enlaces externos