华中科大Nature子刊获RNA研究新工具

【字体: 时间:2012年10月18日 来源:生物通

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  来自华中科技大学的研究人员研发出了一种快速,基于RNA二级结构构建RNA三级结构的自动化新方法——3dRNA,这种精确度高,自动化的新工具能帮助解决目前RNA三级结构运算方法只能精确预测小体积,简单拓扑结构的问题。

  

生物通报道:来自华中科技大学的研究人员研发出了一种快速,基于RNA二级结构构建RNA三级结构的自动化新方法——3dRNA,这种精确度高,自动化的新工具能帮助解决目前RNA三级结构运算方法只能精确预测小体积,简单拓扑结构的问题。

文章的通讯作者是华中科技大学肖奕教授,肖教授1984年获中国科学院生物物理研究院所理学硕士学位,主要从事理论生物物理和非线性理论方面的研究工作,目前主持的国家自然科学基金-面上项目为“对称蛋白质折叠物理机制的非常规分子动力学研究”,以及“非编码RNA折叠问题的分子动力学模拟研究”。

非编码RNA(ncRNA)作为催化和调控因子参与了多种生物学进程,这些分子为了能完成其功能,需要形成特殊的三级结构,目前可供分析的可溶性RNA三级结构数量有限,因此研究人员采用了不少计算生物学的方法进行分析,预测RNA三级结构,比如MANIP2,RNA2D3D3,FARNA5/FARFAR6,MC-Fold/MC-Sym7,iFoldRNA8,NAST9,BARNACLE10,ASSEMBLE11等。

此前第一篇文章“Computational approaches to RNA structure prediction, analysis, and design”比较了这些方法的性能,并指出大多数这些方法无法自动分析,需要手动操作。目前存在的RNA三级结构运算方法只能精确预测小体积,简单的拓扑结构,因此科学家们希望能获得一种精确的,自动性快速预测RNA三级结构的方法。

在这篇文章中,研究人员提出了一种快速的,基于RNA二级结构,构建RNA三级结构的自动化新方法——3dRNA。由于RNA结构组织主要是由二级结构水平和三级作用上的拓扑约束编码决定,因此研究人员采用了一个两步法步骤,从最小的二级元件SSEs开始构建整个RNA三级结构。

首先他们将这些二级元件组装成发夹结构,或者复合结构,然后在进一步搭建完整结构,这样做的原因在于发夹结构和复合结构的三级结构通常都能以高精度搭建。在3dRNA中,SSEs被定义为碱基对,发夹环结构,内部环结构,突起环结构,假环和连接点。并且由于实验中获得的SSEs三维构型也包含有5'端突出碱基,能与前一个SSEs的3’端相连,从而解决了环状结构与其他部位之间的组装问题,避免模型建立过程中的冲突。

为了检测这一方法,研究人员也在一个包含300 RNA分子的数据集里进行了验证,对包含115个复合结构(12–56 nt),153个发夹结构(10–63 nt),和32个带有复杂拓扑结构(26–101 nt)获得了验证。这表明3dRNA是一种能用于分析大型结构和复杂拓扑结构的精确预测工具。

(生物通:张迪)

原文摘要:

Automated and fast building of three-dimensional RNA structures

Building tertiary structures of non-coding RNA is required to understand their functions and design new molecules. Current algorithms of RNA tertiary structure prediction give satisfactory accuracy only for small size and simple topology and many of them need manual manipulation. Here, we present an automated and fast program,3dRNA, for RNA tertiary structure prediction with reasonable accuracy for RNAs of larger size and complex topology.

作者简介:

  肖奕,男,1960年出生,1981年湖南师范学院物理系毕生,1984年获中国科学院生物物理研究院所理学硕士学位,1988年获上海交通大学理学博士学位,1993年晋升为教授。现任物理系系主任、博士生导师、中国生物物理学会理事及理论生物物理专业委员会委员、湖北省生物物理学会常务理事、教育部非物理专业物理课程教学指导委员会委员、《工科物理》杂志编委会委员。《中国物理快报》审稿人;曾到德国、意大利、新加坡、香港访问讲学。1993年起享受国务院政府特殊津贴。主要从事理论生物物理和非线性理论方面的研究工作,主持了3项国家自然科学基金、2项国家教委基金和1项863计划课题,1990年获国家教委科技进步二等奖,1991年获中国科学院自然科学三等奖,1998年获武汉市“科技新秀”称号,2001年获北京市教学成果二等奖,目前已在国内外学术刊物上发表论文70多篇。


 

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