核酸结构分析及建设3DNA

Summary

追梦的软件包是一个流行和通用的生物信息学工具与功能分析，构建，可视化三维核酸结构。本文提出了详细的协议的一个子集3DNA提供新的和流行的特点，适用于个别结构和相关结构的合奏。

Abstract

追梦的软件包是一个流行和通用的生物信息学工具与功能分析，构建，可视化三维核酸结构。本文提出了详细的协议的一个子集3DNA提供新的和流行的特点，适用于个别结构和相关结构的合奏。协议1列出下载并安装该软件所需要的指令的集合。其次，协议2，通过分析的核酸结构，包括碱基对的分配和确定刚体参数描述结构，协议3，由一个原子的重建的说明模型的结构从它的刚体参数。追梦，版本2.1，最新版本的结构歌舞团的分析和操作的新功能，如核磁共振（NMR）测量和分子动力学（MD推导出）模拟，这些功能在协议中的4和5。除了 ​​追梦的独立软件包，w3DNA位于http://w3dna.rutgers.edu ， web服务器，提供了一个友好的用户界面功能的软件选择。协议6演示了一个新的功能的网站建设模型长的DNA结合蛋白的分子修饰在用户指定的位置。

Introduction

了解三维结构的DNA，RNA和蛋白，药物和其他配体的配合物，用于解密其不同的生物功能是至关重要的，允许设计合理的治疗学。这种结构的探索需要三个单独的，但密切相关的部分组成:分析（提取型态的形状和相互作用），建模（评估能量和分子动力学），和可视化。结构分析和模型建设基本上同一枚硬币的两面，他们两个补充和可视化。

3DNA一套计算机程序，是一个日益流行的结构与功能的生物信息学工具包，分析，构建和可视化三维核酸结构。早期出版物概述软件^1，提供的食谱执行所选任务²的功能，介绍了基于Web的界面^软件的流行特点，结构特点数据库收集使用 3DNA ^4，5和示出的软件的实用程序在分析中的DNA和RNA结构^6，7。

本文目的是把的3DNA软件套件实验室科学家和其他人的利益和/或需要调查的DNA和RNA的空间组织与国家的最先进的计算工具。这里提出的协议包括一步一步的说明（一）下载并安装一个Mac OS X系统上的软件，（II-III）DNA碱基对组成的步骤，水平结构分析和修改（ IV-V），以分析和相关的DNA结构调整套，及（vi）与用户友好的w3DNA Web界面蛋白质修饰过的DNA链构建模型。软件具有分析能力，解决个别结构，利用X射线晶体学方法以及大型利用核磁共振（NMR）方法测定结构或计算机仿真技术所....

Protocol

1。安装软件包

1. 连接到的追梦3DNA在http://x3dna.org网站和单击链接到3DNA论坛。在论坛内，选择"注册"链接，并按照说明进行操作，以创建一个新的帐户。
2. 以下说明详细安装一个基于OS X的Macintosh电脑，一个默认的bash'壳上的软件。 Linux或Windows（Cygwin的的MinGW / MSYS）系统常用shell（包括'tcsh的'）的程序内发现3DNA论坛。
3. 一旦你已经建立了用户名和密码，登录进入论坛。欢迎部分，在新页面上选择"下载"链接选择'3 DNA的下载"。这会带给你追梦的下载页面，可以下载各种版本的软件。
4. 选择Mac OS X的英特尔链接下载一个压缩的文件（tar.gz的）包含软件。
5. 双集团公司k对（tar.gz）文件来创建一个文件夹名为-V2.1 x3dna的。这个文件夹，其中包含的3DNA软件套件，可以移动到任何位置。对于这个食谱的目的，我们将它拖放到"应用程序"目录。在这个阶段，你已完成的tar.gz文件，可以删除它。
6. 打开终端应用程序，通常发现在"实用工具"下，更改到V2.1 x3dna的第5步中创建的目录，使用以下命令（在这里结束，下面的说明一个回车）:
   CD / Applications/x3dna-v2.1的
7. ....

Results

常规使用的的3DNA软件工具来分析核酸结构。例如，碱基对的身份和特征在双螺旋片段的碱基的DNA和RNA结构的安排刚体参数自动计算，为每一个新的条目存储在核酸数据库^22，世界范围内的存储库核酸的结构信息。刚体参数确定协议2的值轻易表露在三维结构的扭曲，如极端的DNA大沟，大正滚动角（64.95°，60.93°）弯曲成两个网站，发现在AT·AT与伯氏疏螺旋体 HBB蛋白^8（ 图1）的晶体复合物的步骤13和22中。

重建协议3从这些量的结构的能力的软件使人们有可能确定如何在灵敏度独立的基础和碱基对的步骤，有助于整体分子倍。如在图2中示出，全球HBB诱导的DNA弯曲反映了更多的，比两个极端辊扭曲如上所述。即，重构与这些碱基对的步骤时，仍然高度弯曲的DNA拉直， 即用空的侧滚角的上面的两个站点。同样的技术曾揭示了特定的碱基对的步骤和变形的表面上包裹的核小体的核心颗粒⁶的DNA的超螺旋间距和受约束的DNA的小沟的宽度的细菌类核.......

Discussion

在这篇文章中提出的协议集，只触及3DNA程序套件的能力。的工具，可以适用核糖核酸结构识别非经典的碱基对，以确定的二级结构的上下文中，会发生这样的配对，量化螺旋片段的空间配置，测量沿链主链的碱基重叠，等等。 rebuild命令允许用户构建简单和翔实的基地和基地对像中的插图所示， 图1块表示。建设工具还包括在一个给定的结构化模板功能，以"线"不同的序列，产生无数双，三，四链DNA结构模型，在一个特定的方向定位模型等，最后，追梦在一些其他的项目，如:核酸²⁷的SWS溶剂Web服务;艺术Web服务器发挥了重大的作用对准RNA三级结构^28;分子动力学模拟结果的分析和结构预测²⁹的的基于Web MDDNA工具;的HADDOCK信息驱动的蛋白质-DNA对接方法³⁰ SARA服务器功能注释RNA结构^31; 3D DART DNA结构建模服务器³²数据库进行结构分析，蛋白质-DNA复合物³³的三维足迹;于RNA的结构³⁴识别的三维片段的RNA FR.......