Введение
Вторичная структура нуклеиновой кислоты
NOTOC
Псевдоузел – это вторичная структура нуклеиновой кислоты, содержащая как минимум две шпилечные структуры (стебель-петля), в которых половина одного стебля вклинивается между двумя половинами другого стебля. Псевдоузлы были впервые обнаружены в вирусе желтой мозаики репы в 1982 году. Псевдоузлы формируют трехмерные конформации, напоминающие узел, но не являются настоящими топологическими узлами. Эти структуры классифицируются как топология типа «крест» (X) в рамках концепции топологии цепей, которая, в отличие от теории узлов, основана на контактах.
A pseudoknot is a nucleic acid secondary structure containing at least two stem loop structures in which half of one stem is intercalated between the two halves of another stem. The pseudoknot was first recognized in the turnip yellow mosaic virus in 1982. Pseudoknots fold into knot shaped three dimensional conformations but are not true topological knots. These structures are categorized as cross (X) topology within the circuit topology framework, which, in contrast to knot theory, is a contact based approach.
Прогнозирование и идентификация
Структурная конфигурация псевдоузлов затрудняет их биокомпьютерное обнаружение из-за их контекстной зависимости или "перекрывающегося" характера. Спаривание оснований в псевдоузлах не является хорошо вложенным; то есть, встречаются пары оснований, которые перекрываются по последовательности. Это усложняет предсказание наличия псевдоузлов в последовательностях РНК с помощью стандартного метода динамического программирования, использующего рекурсивную систему оценки для идентификации парных стеблей, и, следовательно, большинство методов не способны обнаруживать не вложенные пары оснований. Более новый метод стохастических контекстно-свободных грамматик страдает от той же проблемы. Таким образом, популярные методы предсказания вторичной структуры, такие как Mfold и Pfold, не предсказывают структуры псевдоузлов, присутствующие в запросной последовательности; они идентифицируют лишь более стабильный из двух стеблей псевдоузла. Ограниченный класс псевдоузлов можно идентифицировать с помощью динамического программирования, но эти методы не являются исчерпывающими и масштабируются хуже по мере увеличения длины последовательности, чем алгоритмы, не работающие с псевдоузлами. В общем случае, задача предсказания структур с минимальной свободной энергией, содержащих псевдоузлы, является NP-полной.
Биологическое значение
Несколько важных биологических процессов зависят от молекул РНК, формирующих псевдоузлы, которые часто представляют собой РНК с развитой третичной структурой. Например, область псевдоузла РНКазы P является одним из наиболее консервативных элементов на протяжении всей эволюции. РНК-компонент теломеразы содержит псевдоузел, критически важный для её активности.