مجله زیست شناسی ایران

روش های محاسباتی برای پیش بینی ساختار دوم RNA

نویسنده

دانشگاه تهران

چکیده

عملکرد مولکول‌های RNA اغلب به ساختار فضایی آنها بستگی دارد. ساختار فضایی یک مولکول RNA را می‌توان با روشهای آزمایشگاهی مانند NMR و یا کریستالوگرافی اشعه‌ی ایکس به طور دقیق مشخص کرد، ولی این کار مستلزم صرف زمان و هزینه‌ی بالایی می‌باشد. به همین دلیل، استفاده از روشهای محاسباتی برای پیش‌بینی ساختار فضایی یک مولکول RNA بسیار مورد توجه قرار گرفته است. به دلیل این که مسئله پیش‌بینی ساختارهای فضایی RNA بسیار پیچیده بوده و از نظر محاسباتی پرهزینه است، لذا اکثر تحقیقات انجام شده در این زمینه بر روی مسائلی تمرکز دارند که به ساختار دوم RNA مرتبط می‌باشند. این نوع ساختار را می‌توان به صورت مجموعه‌ای از موقعیتهای جفت شده در یک دنباله‌ی RNA توصیف کرد. مسئله پیش‌بینی ساختار دوم RNA در حدود ٣٠ سال پیش ارائه شده و تا کنون تحقیقات زیادی بر روی آن انجام شده است. کمینه‌سازی سطح انرژی به عنوان یکی از رویکردهای مهم برای حل این مسئله پیشنهاد شده و بر اساس آن الگوریتم‌های نوسینف  و زوکر  ارائه شده‌اند. در این مقاله، پس از ارائه تعاریف اولیه مربوط به ساختارهای RNA، این دو الگوریتم با جزئیات کامل ارائه و تحلیل می‌شوند.

کلیدواژه‌ها

[1] I. L. Hofacker, M. Fekete, and F. P. Stadler. Secondary
structure prediction for aligned rna sequences. Journal
of Molecular Biology, 319(5):1059–1066, 2002.
[2] R. Nussinov, E. Comay, and O. Comay. An accelerated
algorithm for calculating the secondary structure of single
stranded rnas. Nucleic Acids Research, 12:53–66,
1984.
[3] R. Nussinov and A. B. Jacobson. Fast algorithm for
predicting the secondary structure of single-stranded
rna. Proceedings of the National Academy of Sciences
of the USA, 77(11):6309–6313, 1980.
[4] R. Nussinov and I. Tinoco. Sequential folding of a messenger
rna molecule. Journal of Molecular Biology,
151:519–533, 1981.
[5] A. B. Jacobson, L. Good, J. Simonetti, and M. Zuker.
Some simple computational methods to improve the
folding of large rnas. Nucleic Acids Research, 12:45–
52, 1984.
[6] M. Zuker and D. Sankoff. Rna secondary structures
and their prediction. Bulletin of Mathematical Biology,
46:591–621, 1984.
[7] M. Zuker and P. Stiegler. Optimal computer folding
of large rna sequences using thermodynamics and auxiliary
information. Nucleic Acids Research, 9(1):133–
148, 1981.
[8] D. H. Turner and D. H. Mathews. Nndb: The nearest
neighbor parameter database for predicting stability
of nucleic acid secondary structure. Website, 2004.
http://rna.chem.rochester.edu.
[9] D. H. Turner and D. H. Mathews. Nndb: The nearest
neighbor parameter database for predicting stability
of nucleic acid secondary structure. Nucleic Acids
Research, 38:D280–D282, 2009.
[10] H. H. Tsang. SARNA-Predict: A permutation Based
Simulated Annealing Algorithm For RNA Secondary
Structure Prediction. PhD thesis, 2007.
[11] A. Gruber, R. Lorenz, S. Bernhart, R. Neubock, and
I. Hofacker. The vienna rna websuite. Nucleic Acids
Research, 38, 2008.
[12] M. Zuker, D. H. Mathews, and D. H. Turner. Algorithms
and thermodynamics for rna secondary structure
prediction: A practical guide. Website, 1999.
http://mfold.rna.albany.edu/.
[13] I. L. Hofacker, W. Fontana, P. F. Stadler, L. S. Bonhoeffer,
M. Tacker, and P. Schuster. Vienna rna package:
Rna secondary structure prediction and comparison.
Website, 1994. http://www.tbi.univie.
ac.at/~ivo/RNA/.
مجله زیست شناسی ایران
دوره 2، شماره 3.4
1397
صفحه 65-73
  • تاریخ دریافت: 17 اردیبهشت 1397
  • تاریخ بازنگری: 17 تیر 1398
  • تاریخ پذیرش: 17 تیر 1398