Análise e construção de estruturas de Ácido Nucleico com 3DNA
Summary
O pacote de software 3DNA é uma ferramenta de bioinformática popular e versátil, com a capacidade de analisar, construir e visualizar as estruturas de ácidos nucleicos tridimensionais. Este artigo apresenta os protocolos detalhados para um subconjunto dos novos e populares recursos disponíveis no 3DNA, aplicáveis a ambas as estruturas e conjuntos de estruturas relacionadas individuais.
Abstract
O pacote de software 3DNA é uma ferramenta de bioinformática popular e versátil, com a capacidade de analisar, construir e visualizar as estruturas de ácidos nucleicos tridimensionais. Este artigo apresenta os protocolos detalhados para um subconjunto dos novos e populares recursos disponíveis no 3DNA, aplicáveis a ambas as estruturas e conjuntos de estruturas relacionadas individuais. Protocolo 1 apresenta o conjunto de instruções necessárias para baixar e instalar o software. Isto é seguido, o protocolo 2, por meio da análise de uma estrutura de ácido nucleico, incluindo a atribuição de pares de bases e a determinação de parâmetros de corpo rígido que descrevem a estrutura e, no Protocolo 3, por uma descrição da reconstrução de um atómica modelo de uma estrutura a partir de seus parâmetros de corpo rígido. A versão mais recente do 3DNA, versão 2.1, tem novos recursos para a análise e manipulação de conjuntos de estruturas, tais como aqueles deduzida a partir de ressonância (RMN), as medições magnéticos nucleares e dinâmica molecular (MDSimulações), esses recursos são apresentados em Protocolos 4 e 5. Além do pacote de software stand-alone 3DNA, o servidor web w3DNA, localizada na http://w3dna.rutgers.edu , fornece uma interface amigável para as características selecionadas do software. Protocolo 6 demonstra uma característica inovadora do local para a construção de modelos de moléculas de DNA de comprimento decorada com proteínas ligadas em locais especificados pelo usuário.
Introduction
Compreendendo as estruturas tridimensionais de DNA, RNA e seus complexos com proteínas, medicamentos e outros ligandos, é crucial para decifrar as suas diversas funções biológicas, e para permitir que o desenho racional de terapêutica. Exploração de tais estruturas compreende três componentes separados, mas intimamente relacionados: análise (para extrair padrões de formas e interações), modelagem (para avaliar energética e dinâmica molecular), e visualização. Análise estrutural e construção do modelo são, essencialmente, duas faces da mesma moeda, e visualização complementa ambos.
A suíte 3DNA de programas de computador é um conjunto de ferramentas de bioinformática estrutural cada vez mais popular com recursos para analisar, construir e visualizar estruturas de ácidos nucleicos tridimensionais. Publicações anteriores delineou as capacidades do software 1, desde receitas a realizar tarefas selecionadas 2, introduziu a interface baseada na webde características populares do software 3, apresentou bases de dados de características estruturais coletados por meio de 3DNA 4, 5 e ilustrado a utilidade do software para a análise de DNA e RNA estruturas 6, 7.
O objetivo deste artigo é trazer o kit de software 3DNA para os cientistas de laboratório e outros com interesses e / ou necessidades para investigar DNA e RNA organização espacial com ferramentas computacionais state-of-the-art. Os protocolos aqui apresentados incluem instruções passo-a-passo (i) para fazer o download e instalar o software em um sistema Mac OS X, (ii-iii) para analisar e modificar estruturas de DNA no nível das etapas de pares de bases que constituem, ( iv-v) para analisar e alinhar conjuntos de estruturas de DNA relacionadas, e (vi) para a construção de modelos de cadeias de DNA em proteínas decorado com a interface web amigável w3DNA. O software tem a capacidade de analisar as estruturas individuais resolvidos utilizando métodos de cristalografia de raios-X, bem como grandeconjuntos de estruturas determinadas com os métodos de ressonância magnética nuclear (RMN) ou gerados por técnicas de simulação por computador.
As estruturas aqui examinadas incluem: (i) a estrutura cristalina de alta resolução do DNA ligada à proteína de Borrelia burgdorferi HBB 8 (a bactéria por carrapatos que causa a doença de Lyme em seres humanos 9, 10), (ii) a dois grandes conjuntos de sequencialmente As moléculas de DNA relacionados produzidos com simulações moleculares 11 – 4500 instantâneos de GGCAAAATTTTGCC (d) 2, d (CCGTTTTAAAACGG) 2 recolhidos em incrementos de 100 PSEC durante os cálculos, e (iii) um pequeno conjunto de estruturas com base em RMN do operador ADN O3 ligado aos capacetes da Escherichia coli Lac proteína repressora 12. As instruções abaixo incluem informações sobre como acessar os arquivos de coordenadas atômicas associados a cada uma dessas estruturas, bem como a forma de usar 3DNA (a cópia desse arquivo é encontradono fórum 3DNA em http://forum.x3dna.org/jove ) para examinar e modificar essas estruturas.
Protocol
Representative Results
Discussion
O conjunto de protocolos apresentados neste artigo apenas abordar as capacidades da suíte 3DNA de programas. As ferramentas podem ser aplicados a estruturas de ARN para identificar pares de bases não canónicas, para determinar os contextos estruturais secundárias em que tal ocorre o emparelhamento, para quantificar a disposição espacial dos fragmentos helicoidais, para medir a sobreposição de bases ao longo da cadeia principal, etc O comando de reconstrução permite ao usuário construir representações bloco …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Somos gratos ao Patrocinador Jiří para compartilhar as coordenadas de hélices duplas de DNA gerados em simulações de dinâmica molecular. Também reconhecemos Nada Spackova de assistência em baixar essas estruturas. Apoio a este trabalho através de USPHS Bolsas de Investigação GM34809 e GM096889 é reconhecido agradecimento.
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