Un pseudonudo es una estructura secundaria de ácido nucleico que contiene al menos dos estructuras de tallo-bucle en las que la mitad de un tallo está intercalada entre las dos mitades de otro tallo. El pseudonudo se reconoció por primera vez en el virus del mosaico amarillo del nabo en 1982. [2] Los pseudonudos se pliegan en conformaciones tridimensionales con forma de nudo, pero no son verdaderos nudos topológicos . Estas estructuras se clasifican como topología cruzada (X) dentro del marco de la topología de circuitos , que, a diferencia de la teoría de nudos, es un enfoque basado en el contacto.
La configuración estructural de los pseudonudos no se presta bien a la detección biocomputacional debido a su sensibilidad al contexto o naturaleza "superpuesta". El apareamiento de bases en los pseudonudos no está bien anidado; es decir, se producen pares de bases que se "superponen" entre sí en la posición de la secuencia. Esto hace que la presencia de pseudonudos en secuencias de ARN sea más difícil de predecir mediante el método estándar de programación dinámica , que utiliza un sistema de puntuación recursivo para identificar tallos pareados y, en consecuencia, la mayoría no puede detectar pares de bases no anidados. El método más nuevo de gramáticas estocásticas libres de contexto sufre el mismo problema. Por lo tanto, los métodos populares de predicción de estructura secundaria como Mfold y Pfold no predecirán las estructuras de pseudonudos presentes en una secuencia de consulta; solo identificarán el más estable de los dos tallos de pseudonudos.
Es posible identificar una clase limitada de pseudonudos utilizando programación dinámica, pero estos métodos no son exhaustivos y escalan peor en función de la longitud de la secuencia que los algoritmos sin pseudonudos. [3] [4] Se ha demostrado que el problema general de predecir las estructuras de energía libre más bajas con pseudonudos es NP-completo . [5] [6]
Varios procesos biológicos importantes dependen de moléculas de ARN que forman pseudonudos, que a menudo son ARN con una estructura terciaria extensa . Por ejemplo, la región de pseudonudos de la ARNasa P es uno de los elementos más conservados en toda la evolución. El componente ARN de la telomerasa contiene un pseudonudo que es crítico para la actividad [1] , y varios virus utilizan una estructura de pseudonudos para formar un motivo similar al ARNt para infiltrarse en la célula huésped [7] .
Existen muchos tipos de pseudonudos, que difieren en cómo se cruzan y cuántas veces lo hacen. Para reflejar esta diferencia, los pseudonudos se clasifican en tipos H, K, L y M, y cada tipo sucesivo agrega una capa de intercalación de pasos. El ejemplo simple de la telomerasa P2b-P3 del artículo, por ejemplo, es un pseudonudo de tipo H. [8]
La estructura secundaria del ARN se representa habitualmente mediante la notación de corchetes de puntos, en la que los corchetes redondos emparejados ()indican los pares de bases de un tallo y los puntos representan los bucles. Los tallos interrumpidos de los pseudonudos significan que dicha notación debe ampliarse con corchetes adicionales, o incluso letras, para que se puedan representar diferentes conjuntos de tallos. Una de esas extensiones utiliza, en orden de anidación, ([{<ABCDEpara la apertura y edcba>}])para el cierre. [9] La estructura de los dos ejemplos de telomerasa (ligeramente variables), en esta notación, es:
(((.((((((........)))))).))). ....]]]]]].dibujo 1 CGGCCGCUGUUUUUCUCGCUGACUUUCAGCGGGCGA---AAAAAAUGUCAGCU 50ALINEAR |.||||||||||||||||||||||||||| .|.| |||||| |||||.1 año 1 ---GGGCUGUUUUUCUCGCUGACUUUCAGC--CCCAAACAAAAAA-GUCAGCA 47 ((((((........)))) )).........]]]]]].
Tenga en cuenta que la protuberancia en forma de U en el extremo normalmente está presente en el ARN de la telomerasa. Se eliminó en el modelo de solución 1ymo para mejorar la estabilidad del pseudonudo. [10]