Analiza i budowa struktur kwasów nukleinowych za pomocą 3DNA

Summary

Pakiet oprogramowania 3DNA to popularne i wszechstronne narzędzie bioinformatyczne z możliwością analizy, konstruowania i wizualizacji trójwymiarowych struktur kwasów nukleinowych. W artykule przedstawiono szczegółowe protokoły dla podzbioru nowych i popularnych funkcji dostępnych w 3DNA, mających zastosowanie zarówno do pojedynczych struktur, jak i zespołów powiązanych struktur.

Abstract

Pakiet oprogramowania 3DNA to popularne i wszechstronne narzędzie bioinformatyczne z możliwością analizy, konstruowania i wizualizacji trójwymiarowych struktur kwasów nukleinowych. W artykule przedstawiono szczegółowe protokoły dla podzbioru nowych i popularnych funkcji dostępnych w 3DNA, mających zastosowanie zarówno do pojedynczych struktur, jak i zespołów powiązanych struktur. Protokół 1 zawiera zestaw instrukcji potrzebnych do pobrania i zainstalowania oprogramowania. Następnie, w Protokole 2, następuje analiza struktury kwasu nukleinowego, w tym przypisanie par zasad i wyznaczenie parametrów ciała sztywnego, które opisują strukturę, a w Protokole 3 opis rekonstrukcji modelu atomowego struktury na podstawie jej parametrów ciała sztywnego. Najnowsza wersja 3DNA, wersja 2.1, ma nowe funkcje do analizy i manipulacji zespołami struktur, takimi jak te wydedukowane z pomiarów magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) i symulacji dynamiki molekularnej (MD); cechy te zostały przedstawione w protokołach 4 i 5. Oprócz samodzielnego pakietu oprogramowania 3DNA, serwer WWW w3DNA, znajdujący się pod adresem http://w3dna.rutgers.edu, zapewnia przyjazny dla użytkownika interfejs do wybranych funkcji oprogramowania. Protokół 6 demonstruje nowatorską funkcję tego miejsca do budowy modeli długich cząsteczek DNA ozdobionych związanymi białkami w określonych przez użytkownika lokalizacjach.

Introduction

Zrozumienie trójwymiarowych struktur DNA, RNA i ich kompleksów z białkami, lekami i innymi ligandami, jest kluczowe dla rozszyfrowania ich różnorodnych funkcji biologicznych i umożliwienia racjonalnego projektowania terapii. Eksploracja takich struktur obejmuje trzy oddzielne, ale ściśle powiązane ze sobą komponenty: analizę (w celu wyodrębnienia wzorców w kształtach i interakcjach), modelowanie (w celu oceny energetyki i dynamiki molekularnej) oraz wizualizację. Analiza statyczno-wytrzymałościowa i budowanie modeli to w zasadzie dwie strony tego samego medalu, a wizualizacja uzupełnia obie te dziedziny.

Pakiet programów komputerowych 3DNA ....

Protocol

1. Instalacja pakietu oprogramowania

1. Połącz się ze stroną internetową 3DNA pod adresem http://x3dna.org i kliknij link do forum 3DNA. Na forum wybierz link "zarejestruj się" i postępuj zgodnie z instrukcjami, aby utworzyć nowe konto.
2. Poniższe instrukcje zawierają szczegółowe informacje na temat instalacji oprogramowania na komputerze Macintosh z systemem OS X z domyślną powłoką "bash". Procedura dla systemów Linux lub Windows (Cygwin, MinGW/MSYS) z powszechnie używanymi powłokami (w tym 'tcsh') znajduje się na forum 3DNA.
3. Po ustaleniu nazwy użytkownika i hasła zaloguj się na forum. Wybierz ....

Results

Narzędzia oprogramowania 3DNA są rutynowo używane do analizy struktur kwasów nukleinowych. Na przykład tożsamość par zasad i parametry ciała sztywnego, które charakteryzują układy zasad w podwójnie helikalnych fragmentach struktur DNA i RNA, są automatycznie obliczane i przechowywane dla każdego nowego wpisu w Bazie Danych Kwasów Nukleinowych²², światowym repozytorium informacji strukturalnych kwasów nukleinowych. Wartości parametrów ciała sztywnego określone za pomocą Protokołu 2 łatwo ujawniają zniekształcen.......

Discussion

Zestaw protokołów przedstawiony w tym artykule dotyka jedynie możliwości pakietu programów 3DNA. Narzędzia te mogą być stosowane do struktur RNA w celu identyfikacji niekanonicznych par zasad, określenia drugorzędowych kontekstów strukturalnych, w których takie parowanie zachodzi, ilościowego określenia przestrzennego rozmieszczenia fragmentów spiralnych, pomiaru nakładania się zasad wzdłuż szkieletu łańcucha itp. Polecenie przebudowy pozwala użytkownikowi na konstruowanie prostych i pouczających reprezentacji blokowych .......