Pseudo nod

Un pseudonod este un element al structurii secundare a acizilor nucleici (în principal ARN ), constând din două ac de păr , în care jumătate din tulpina unui ac de păr este situată între cele două jumătăți ale tulpinii celeilalte ac de păr. Pseudo-noduri au structura spațială a unui nod, totuși nu sunt adevărate noduri topologice .

Pseudonodul a fost descris pentru prima dată în 1982 în virusul mozaicului napului [2] .

Predicție și identificare

Configurația structurală a pseudonodurilor nu permite determinarea prezenței lor prin metode computaționale, deoarece pseudonodurile sunt sensibile la condițiile de mediu datorită formării ca urmare a impunerii unui lanț pe altul. Legăturile dintre bazele în perechi nu sunt foarte puternice, ceea ce face ca bazele să se „suprapună”, formând legături cu bazele nucleotidei nepotrivite . Ca rezultat, formarea pseudonodurilor în moleculele de ARN este dificil de prezis folosind metode standard de programare dinamică , care utilizează numărătoare recursivă pentru a identifica tulpinile pereche și, prin urmare, nu sunt capabile să detecteze baze cu legături slabe. Metoda mai nouă de gramatică stocastică fără context are aceeași problemă. Din acest motiv, metode atât de populare pentru prezicerea structurii secundare a ARN-ului ca Mfold și Pfold nu sunt în măsură să prezică prezența unui pseudonod în secvența studiată. Ei pot identifica doar cea mai stabilă dintre cele două tulpini ale pseudonodului.

Cu toate acestea, un grup limitat de pseudo-noduri poate fi descoperit folosind programarea dinamică, dar aceste metode nu sunt exhaustive [3] [4] . Problema generală a predicției structurilor cu energie scăzută cu pseudonoduri a fost denumită probleme NP-complete [5] [6] .

Rolul biologic

Moleculele de ARN care formează pseudonoduri sunt responsabile pentru o serie de funcții importante; adesea sunt molecule cu o structură terţiară puternic pronunţată . De exemplu, regiunea pseudoknot RNase P se numără printre elementele care au arătat cel mai mare conservatorism de-a lungul evoluției . Pentru activitatea componentei ARN a telomerazei , pseudonodurile [1] sunt extrem de importante . În plus, unii viruși formează un motiv asemănător ARNt în ARN-ul lor folosind pseudonoduri. Acest motiv este necesar pentru intrarea în celula gazdă [7] .

Note

  1. ↑ 1 2 Chen JL, Greider CW. (2005). „Analiza funcțională a structurii pseudonodurilor în ARN-ul telomerazei umane”. Proc Natl Acad Sci USA 102 (23): 8080–5.
  2. ↑ Staple DW, Butcher SE Pseudoknots: ARN structures with diverse functions  // PLoS Biol  .  : jurnal. - 2005. - iunie ( vol. 3 , nr. 6 ). —P.e213 . _ - doi : 10.1371/journal.pbio.0030213 . — PMID 15941360 .
  3. ↑ Rivas E, Eddy S. (1999). „Un algoritm de programare dinamică pentru predicția structurii ARN, inclusiv pseudonoduri”. J Mol Biol 285 (5): 2053–2068.
  4. ↑ Dirks, RM Pierce NA (2004) Un algoritm pentru calcularea probabilităților de împerechere a bazelor de acid nucleic, inclusiv pseudonoduri. „J Chimie de calcul”. 25:1295-1304, 2004.
  5. ↑ Lyngsø RB, Pedersen CN. (2000). „Predicția pseudonodurilor ARN în modele bazate pe energie”. J Comput Biol 7 (3–4): 409–427.
  6. ↑ Lyngsø, R. B. (2004). Complexitatea predicției pseudonodurilor în modele simple. Lucrare prezentată la ICALP.
  7. ↑ Pleij CW, Rietveld K., Bosch L. Un nou principiu al plierii ARN bazat pe pseudonoduri. (ing.)  // Acizi nucleici Res : jurnal. - 1985. - Vol. 13 , nr. 5 . - P. 1717-1731 . doi : 10.1093 / nar/13.5.1717 . — PMID 4000943 .