Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Александров А.А. -> "Компьютерный анализ генетических текстов" -> 88

Компьютерный анализ генетических текстов - Александров А.А.

Александров А.А., Александров Н.Н., Бородовский М.Ю. Компьютерный анализ генетических текстов — М.:Наука , 1990. — 267 c.
ISBN 5-02-004691-4
Скачать (прямая ссылка): komputerniyanalizgeneticheskihtextov1990.djv
Предыдущая << 1 .. 82 83 84 85 86 87 < 88 > 89 90 91 92 93 94 .. 119 >> Следующая

честве дестабилизирующих слагаемых должны входить также величины свободной энергии одноцепочечных фрагментов: петли, внутренние и боковые
петли.
В работе Тиноко с соавт. (Tinoco et al.,1971) впервые были использованы термодинамические параметры для подсчета свободной энергии структуры. Для спирального участка были приведены две величины: 6G4_L.
- изменение свободной энергии спирали - при добавлении A-U пары равно -1,2 ккал/моль и 6Gg_c - соответственно при добавлении G-С пары равно -2,4 ккал/моль. Изменение свободной энергии при инициации спирали или при образовании петли имеет вид
6G=-2,3RT[B-1,5 log(m+l)],
где В -параметр,отражающий тип петли, в которой находится m оснований.
Общая формула для свободной энергии структуры при 25
6G=-1,2 Na.u-2, 4 Ng_c+C,
где С=5,9+2,0 log(m+l) для петли и для внутренней петли или С=4,1+2,0 log(m+l) для боковой петли; Ид_и и NG_C - число A-U и G-C пар в структуре соотвественно. Предполагается, что число нуклеотидов в петле m должно быть больше 3, так как хотя петля с тремя основаниями по стерическим соображениям уже может существовать, но энергетически она невыгодна.
Исследовался небольшой фрагмент из 55 оснований рибосомальной РНК R17. По существу осуществлялся перебор всех комплементарных пар на этой последовательности, из которых формировались всевозможные спирали. В этой работе впервые подробно анализировались дефекты спиральных участков - различные типы петель - и обсуждались их стерические и энергетические характеристики. Для выбора наилучшего варианта использовался термодинамический критерий, который отражает существо процессов, происходящих при формировании вторичной структуры.
Дальнейшим развитием этого подхода можно считать работу ( Pi pas, McMahon, 1975), в которой анализировались последовательности 62 тРНК. Алгоритм расчета состоял из трех этапов: 1) определения всех возможных потенциальных спиралей; 2) анализа совместимости спиралей и формирования из них всевозможных вторичных структур; 3) подсчета свободной энергии и выбор энергетически наиболее выгодных структур. Длина анализируемой последовательности составляла около 80 оснований, а число структур, которые надо было перебрать, достигало в ряде случаев 13 ООО вариантов. Расчет свободной энергии осуществлялся аналогично методике, разработанной в работе (Tinoco et al., 1971), однако величины параметров были частично модифицированы с учетом результатов термодинамических исследований, проведенных в работах (Uhlenbeck et al.,1973;Gralla,
Crothers, 1973; Borer et al., 1974). Результаты расчетов выявили несовершенство термодинамических параметров, поскольку из 62 рассмотренных тРНК только в 32 случаях наиболее энергетически выгодными оказались структуры типа "клеверный лист".
В работе (Studnicka et al.,1978) громоздкость переборного метода была немного облегчена. Авторам удалось снизить время перебора до величины, пропорциональной N5, где N - число нуклеотидов в последовательности. Алгоритм был успешно опробован для предсказания вторичной структуры 5S РНК.
К переборным методам можно отнести и работу (Миронов и др. ,1984), в которой поиск всех вторичных структур основан на обходе дерева возможных структур (рис.6.4). Предположим, что на последовательности можно сформировать пять спиралей (рис.6.4,а). Совместимость спиралей друг с
1 1
з з
1 г 3 4 5
1 - - + + +
2 - - + + -
3 + + - + +
4 + + + + -
5 + - + - -
в Ш2 3 4 5
Ц]3 4 5 1 305
2 3 4 1 3 5 i 3 4
О
А*
о
Рис. 6.4. Поиск всех возможных вторичных структур
а - взаимное расположение потенциальных спиралей на последовательности РНК; б - матрица совместимости; в - дерево возможных структур и его обход; г - максимальные структуры
другом отражена в матрице (рис.6.4,б). Элемент матрицы m равен 1, если i-й нуклеотид комплементарен j-му и равен 0 в противном случае. Дерево структур строится следующим образом. На первом этапе построения дерева считаются допустимыми все спирали (рис.6.4,в). Из матрицы совместимости видно, что спираль I несовместима со спиралью II. Поэтому возможны структуры, либо содержащие спираль I и не содержащие спираль
II (переход вправо),либо не содержащие спираль I (переход влево). Рассмотрим для примера правую ветвь дерева, т.е. примем на втором этапе спираль I и все совместимые с ней (I,III,IV,V). Здесь спираль IV несовместима со спиралью V, т.е. возможны варианты (I,III,IV) и (1,111, V). Эти совокупности спиралей представляют собой структуры В и С с максимально возможным числом спиралей (рис.6.4,г). Аналогично просмат-
риваются остальные ветви дерева. Затем подсчитывают свободную энергию всех полученных структур.
Разнообразие вторичных структур для одной молекулы достаточно велико. Число возможных структур, например рибосомной 5S РНК, может достигать 3000, но большинство из них имеет пренебрежимо малую вероятности существования. Поэтому целесообразно определить не все возможные, а только наиболее вероятные структуры, так как именно среди них должны содержаться биологически активные. В соответствии с этим в работе был получен ансамбль вторичных структур, в котором представлены все возможные структуры с вероятностями р., отвечающими распределению Больцмана:
Предыдущая << 1 .. 82 83 84 85 86 87 < 88 > 89 90 91 92 93 94 .. 119 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed