Un pseudonudo es una estructura secundaria de ácido nucleico que contiene al menos dos estructuras de tallo-bucle en las que la mitad de un tallo está intercalada entre las dos mitades de otro tallo. El pseudonudo se reconoció por primera vez en el virus del mosaico amarillo del nabo en 1982. [2] Los pseudonudos se pliegan en conformaciones tridimensionales en forma de nudo, pero no son verdaderos nudos topológicos .
Predicción e identificación
La configuración estructural de los pseudonudos no se presta bien a la detección bio-computacional debido a su sensibilidad al contexto o naturaleza "superpuesta". El emparejamiento de bases en pseudonudos no está bien anidado; es decir, se producen pares de bases que se "superponen" entre sí en la posición de la secuencia. Esto hace que la presencia de pseudonudos en las secuencias de ARN sea más difícil de predecir mediante el método estándar de programación dinámica , que utiliza un sistema de puntuación recursivo para identificar los tallos emparejados y, en consecuencia, la mayoría no puede detectar pares de bases no anidados. El método más nuevo de gramáticas libres de contexto estocásticas adolece del mismo problema. Por lo tanto, los métodos de predicción de estructura secundaria populares como Mfold y Pfold no predecir estructuras pseudoknot presente en una secuencia de consulta; solo identificarán el más estable de los dos tallos de pseudonudo.
Es posible identificar una clase limitada de pseudonudos usando programación dinámica, pero estos métodos no son exhaustivos y escalan peor en función de la longitud de la secuencia que los algoritmos sin pseudonudos. [3] [4] Se ha demostrado que el problema general de predecir las estructuras de energía libre más bajas con pseudonudos es NP-completo . [5] [6]
Importancia biológica
Varios procesos biológicos importantes se basan en moléculas de ARN que forman pseudonudos, que a menudo son ARN con una estructura terciaria extensa . Por ejemplo, la región del pseudonudo de la RNasa P es uno de los elementos más conservados de toda la evolución. El componente de ARN de la telomerasa contiene un pseudonudo que es crítico para la actividad, [1] y varios virus usan una estructura de pseudonudo para formar un motivo similar al ARNt para infiltrarse en la célula huésped. [7]
Representando pseudonudos
Existen muchos tipos de pseudonudos, que se diferencian por cómo se cruzan y cuántas veces se cruzan. Para reflejar esta diferencia, los pseudonudos se clasifican en tipos H, K, L, M, y cada tipo sucesivo agrega una capa de intercalación escalonada. El ejemplo simple de telomerasa P2b-P3 en el artículo, por ejemplo, es un pseudonudo de tipo H. [8]
La estructura secundaria del ARN generalmente se representa mediante la notación de corchetes de puntos, con paréntesis que ()
indican pares de bases en un tallo y puntos que representan bucles. Las raíces interrumpidas de los pseudonudos significan que dicha notación debe extenderse con corchetes adicionales, o incluso letras, para que se puedan representar diferentes conjuntos de raíces. Una de estas extensiones se utiliza, en orden de anidamiento, ([{
edcba>}])
cerrar. [9] La estructura de los dos ejemplos de telomerasa (que varían ligeramente), en esta notación, es:
(((. (((((........ ))))).))). .... ]]]]]].dibujo 1 CGCGCGCUGUUUUUCUCGCUGACUUUCAGCGGGCGA --- AAAAAAUGUCAGCU 50ALINEAR |. ||||||||||||||||||||||||| . |. | |||||| ||||||.1 año 1 --- GGGCUGUUUUUCUCGCUGACUUUCAGC - CCCAAACAAAAAA-GUCAGCA 47 ((((((........ )))))) ......... ]]]]].
Tenga en cuenta que la protuberancia en U al final está normalmente presente en el ARN de la telomerasa. Se eliminó en el modelo de solución 1ymo para mejorar la estabilidad del pseudonudo. [10]
Ver también
Referencias
- ^ a b Chen, JL; Greider, CW (7 de junio de 2005). "Análisis funcional de la estructura del pseudonudo en el ARN de la telomerasa humana" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 102 (23): 8077–9. Código bibliográfico : 2005PNAS..102.8080C . doi : 10.1073 / pnas.0502259102 . PMC 1149427 . PMID 15849264 .
- ^ Staple DW, Butcher SE (junio de 2005). "Pseudonudos: estructuras de ARN con diversas funciones" . PLoS Biol . 3 (6): e213. doi : 10.1371 / journal.pbio.0030213 . PMC 1149493 . PMID 15941360 .
- ^ Rivas E, Eddy S. (1999). "Un algoritmo de programación dinámica para la predicción de la estructura del ARN que incluye pseudonudos". J Mol Biol 285 (5): 2053-2068.
- ^ Dirks, RM Pierce NA (2004) Un algoritmo para calcular las probabilidades de emparejamiento de bases de ácidos nucleicos, incluidos los pseudonudos. "Química de Computación J". 25: 1295-1304, 2004.
- ^ Lyngsø RB, Pedersen CN. (2000). "Predicción de pseudonudo de ARN en modelos basados en energía". J Comput Biol 7 (3–4): 409–427.
- ^ Lyngsø, RB (2004). Complejidad de la predicción de pseudonudos en modelos simples. Trabajo presentado en la ICALP.
- ^ Pleij CW, Rietveld K, Bosch L (1985). "Un nuevo principio de plegamiento de ARN basado en pseudonudos" . Ácidos nucleicos Res . 13 (5): 1717–31. doi : 10.1093 / nar / 13.5.1717 . PMC 341107 . PMID 4000943 .
- ^ Kucharík, M; Hofacker, IL; Stadler, PF; Qin, J (15 de enero de 2016). "Pseudonudos en paisajes de plegamiento de ARN" . Bioinformática . 32 (2): 187–94. doi : 10.1093 / bioinformatics / btv572 . PMC 4708108 . PMID 26428288 .
- ^ Antczak, M; Popenda, M; Zok, T; Zurkowski, M; Adamiak, RW; Szachniuk, M (15 de abril de 2018). "Nuevos algoritmos para representar estructuras complejas de ARN pseudoanudado en notación de corchetes de puntos" . Bioinformática . 34 (8): 1304-1312. doi : 10.1093 / bioinformatics / btx783 . PMC 5905660 . PMID 29236971 .
- ^ Theimer, CA; Blois, CA; Feigon, J (4 de marzo de 2005). "La estructura del pseudonudo del ARN de la telomerasa humana revela interacciones terciarias conservadas esenciales para la función". Célula molecular . 17 (5): 671–82. doi : 10.1016 / j.molcel.2005.01.017 . PMID 15749017 .
enlaces externos
- Entrada Rfam para el pseudonudo PK-HAV