RNAInSpace/Понятие о ориентированно-вторичной структуре РНК

Ориентированно-вторичная структура РНК

Для построения третичной структуры РНК можно использовать информацию о вторичной структуре. Конечно, желательно основываться только на первичную структуру и оценку энергии, но этого недостаточно для разработки алгоритма, строящего третичную структуру РНК. Более того, недостаточно только знания вторичной структуры, так как она представляет собой только информацию о водородных связях РНК. Но при этом она ничего не говорит о правильности участков в которых водородных связей нету. Для характеристики таких участков мы введем понятие о ориентированно-вторичной структуре РНК.

На рисунке мы видим 3D фрагмент РНК-петли в стабильном состоянии. Это то положение цепи, которое мы хотим получить с помощью нашего моделирования. Получая в нашем моделировании структуры с минимальной оценкой энергии, мы сверяем их с изображенной на рисунке структурой.

От точности получения данной петли зависит дальнейшее построение фрагмента РНК (который тут не изображен), так как именно взаиморасположение нуклеотидов петли во многом определяет расположение последующих нуклеотидов и возможность водородных связей между ними.

Как можно видеть, форму петли определяет ориентация нуклеотидов, причем её можно огрубить, сделав проекцию на плоскость, тем самым получив ориентированно-вторичную структуру.

Ориентированно-вторичная структура пар нуклеотидов

Рассмотрим все возможные пары нуклеотидов (16 вариантов). При этом можно заметить следующие закономерности:

1. Существует три варианта ориентирования пар друг относительно друга: последовательная ориентация, перпендикулярная ориентация и параллельная ориентация
2. Наиболее параллельно располагается пара gg
3. Подавляющие большинство пар, где один из нуклеотидов g, имеют перпендикулярную ориентацию
4. Наиболее последовательно располагается пара aa
5. Прочие пары имею или последовательную ориентацию, или частично параллельную, но ни перпендикулярную (за исключением пары ca)

	g	a	u	c
g	параллельная ориентация (gg)	перпендикулярная ориентация (ga)	перпендикулярная ориентация (gu)	параллельная ориентация (gc)
a	перпендикулярная ориентация (ag)	последовательная ориентация (aa)	последовательно-параллельная ориентация (au)	последовательно-перпендикулярная ориентация (ac)
u	перпендикулярная ориентация (ug)	последовательно-параллельная ориентация (ua)	последовательно-диагональная ориентация (uu)	последовательно-диагональная ориентация (uc)
c	последовательно-перпендикулярная ориентация (cg)	перпендикулярная ориентация (ca)	последовательно-диагональная ориентация (cu)	последовательно-диагональная ориентация (cc)

Получение противоположно ориентированных нуклеотидов

Если проанализировать все возможные пары нуклеотидов (16 вариантов), то окажется, что среди стабильных структур нету таких, которые ориентированы в противоположные стороны. В тоже время в составе большего числа нуклеотидов такие наблюдается, например, в фрагменте РНК ugaagug (первое изображение - последняя пара ug).