누팩

NUPACK
누팩
Nupack logo small.png
작성자칼텍의 누팩 팀
URLwww.nupack.org
상업적아니요.
등록선택적

핵산 패키지(NUPACK)는 핵산 시스템의 분석과 설계를 위한 성장하는 소프트웨어 제품군이다.[1]잡스는 NUPACK 웹서버에서 온라인으로 실행하거나, NUPACK 소스 코드를 다운로드하여 비상업적 학술적 사용을 위해 로컬로 컴파일할 수 있다.[2]NUPACK 알고리즘은 핵산 2차 구조로 구성된다.대부분의 경우 가성비는 구조 앙상블에서 제외된다.

이차구조모델

2차 구조 도면(왼쪽) 및 해당 폴리머 그래프(오른쪽)의 예.등뼈는 굵은 색 선으로, 염기쌍은 얇은 검은색 선으로 표현된다.

여러 개의 상호 작용하는 가닥의 이차 구조는 염기쌍의 리스트에 의해 정의된다.[3]2차 구조용 폴리머 그래프는 원주 둘레에 있는 가닥을 원주 둘레에 5'에서 3'까지 연속적으로 긋고, 각 가닥 사이에 흠이 있는 부분을 연결한 직선을 그려서 구성할 수 있다.2차 구조는 모든 스트랜드 순서가 교차선이 있는 폴리머 그래프에 해당할 경우 유사하지 않다.Strand의 하위 집합이 없는 경우 2차 구조물이 연결된다.알고리즘은 순서가 지정된 복합체의 관점에서 공식화되며, 각각은 특정 가닥 집합의 순서에 대한 교차선이 없는 연결된 모든 폴리머 그래프의 구조적 앙상블에 해당된다.비투명 2차 구조의 자유 에너지는 1M Na+[4][5]의 RNA 또는 사용자 지정 Na+ 및 Mg++ 농도의 DNA에 대해 가장 가까운 경험적 파라미터를 사용하여 계산되며,[6][7][8] 가성(단일 RNA 가닥만 해당) 분석을 위해 추가 파라미터를 사용한다.[9][10]

웹 서버

분석

Analysis(분석) 페이지에서는 유사점이 없는 경우 상호작용하는 핵산 가닥의 희석 용액의 열역학적 특성을 분석할 수 있다(예:[1][3] DNA 또는 RNA 가닥 종의 시험관).복수의 스트랜드 종이 상호작용하여 여러 종류의 주문된 복합체를 형성하는 희석 용액의 경우, NUPACK은 각 주문된 복합체에 대해 다음과 같이 계산한다.

다중 분석 환경에서 발생하는 구별성 문제에 대한 엄격한 처리를 포함한다.

디자인

설계 페이지에서는 사용자가 평형 상태에서 비표적 대상 2차 구조를 채택하기 위한 하나 이상의 가닥에 대한 시퀀스를 설계할 수 있다.[1]시퀀스 설계는 사용자가 지정한 정지 조건 이하로 앙상블 결함을 줄이는 것을 목표로 하여 최적화 문제로 공식화된다.[11]후보 시퀀스와 주어진 목표 2차 구조의 경우 앙상블 결함은 순서가 지정된 복합체의 구조 앙상블 위에 잘못 페어링된 평균 수입니다.[12]N 뉴클레오티드가 있는 대상 2차 구조물의 경우 알고리즘은 N/100 이하의 앙상블 결함을 얻으려고 한다.경험적으로 설계 알고리즘은 N이 증가함에 따라 점증적 최적성을 나타낸다. N이 충분히 큰 경우, 시퀀스 설계 비용은 일반적으로 앙상블 결함의 단일 평가 비용의 4/3에 불과하다.[11]

유틸리티

Utilities(유틸리티) 페이지는 사용자가 상호작용하는 핵산 가닥의 복합체의 평형 특성을 평가,[1]페이지는 이상적인 헬리컬 지오메트리가 있거나 없는 2차 구조물의 자동 배치 및 렌더링을 포함하여 제공된 정보에 기초하여 다양한 기능을 수행하는 시퀀스 정보, 구조 정보 또는 둘 다 입력으로 받아들인다.어느 경우든 구조 레이아웃은 웹 애플리케이션 내에서 동적으로 편집할 수 있다.

유틸리티 페이지에서는 A형 나선형(왼쪽)이 있는 세 개의 RNA 가닥 또는 B형 나선형(오른쪽)이 있는 세 개의 DNA 가닥의 복합체와 같이 스택형 베이스 쌍에 이상적인 헬리컬 형상을 가진 이차 구조를 그릴 수 있다.

실행

NUPACK 웹 애플리케이션은[1] Ruby on Rails 프레임워크 내에서 프로그래밍되며, 동적 특징과 인터랙티브 그래픽을 구현하기 위해 Ajax와 Dojo Toolkit을 채용한다.플롯과 그래픽은 NumPy와 matplotlib를 사용하여 생성된다.이 사이트는 현재 버전의 웹 브라우저인 Safari, Chrome 및 Firefox에서 지원된다.분석 및 설계 알고리즘의 NUPACK 라이브러리는 프로그래밍 언어 C로 작성된다.동적 프로그램은 MPI(Message Passing Interface)를 사용하여 병렬화된다.

이용약관

NUPACK 웹 서버와 NUPACK 소스 코드는 비상업적 연구 목적으로 제공되며, Free 및 오픈 소스 소프트웨어가 아닌 이 제한을 받는다.

자금조달

뉴팩 개발은 분자 프로그래밍 프로젝트를[13] 통해 국립과학재단과 캘리포니아 공과대학(Caltech)의 벡만 연구소가[14] 자금을 지원한다.

참고 항목

외부 링크

참조

  1. ^ a b c d e 자데, J.N. C.D.슈틸렌버그, J.S.보이스, B.R.울프, A.R. 칸, M.B 피어스, R.M.디르크스, N.A.Pierce, NUPACK: 핵산 시스템의 분석과 설계.컴퓨터 화학 저널
  2. ^ 다운로드
  3. ^ a b Dirks, R.M., J.S. Bois, J.M. Schaeffer, E. Winfree, N.A.Pierce, 상호작용 핵산 가닥 SIAM Review, 2007. 49(1): 페이지 65-88.
  4. ^ 세라, 엠제이, 디에이치터너, RNA의 열역학 특성 예측. 효소학에서의 방법, 1995. 259: 페이지 242-261.
  5. ^ 매튜스, 디에이치, 제이 사비나, 엠 주커, 디에이치.터너, 열역학 매개변수의 확장된 시퀀스 의존성은 RNA 2차 구조의 예측을 향상시킨다.분자생물학 저널, 1999. 288: 페이지 911-940.
  6. ^ 산타루치아, J, J, 폴리머, 아령, 올리고뉴클레오티드 DNA의 통일된 견해로 근접한 열역학.미국 국립과학원 절차, 1998. 95(4): 페이지 1460-1465.
  7. ^ 산타루치아, J., D.힉스, DNA 구조 모티브의 열역학.생물물리학과 생체분자 구조 연례 검토, 2004. 33: 페이지 415-440.
  8. ^ 쾰러, R.T., N.Peyret, DNA 서열의 열역학적 특성: 인간 게놈의 특성 값.생물정보학, 2005. 21. 16: 페이지 3333-3339.
  9. ^ Dirks, R.M., N.A.Pierce, 가성비를 포함한 핵산 2차 구조에 대한 파티션 함수 알고리즘.2003. 24: 페이지 1664-1677.
  10. ^ Dirks, R.M., N.A.Pierce, 가성 노트를 포함한 핵산 베이스 페어링 확률을 계산하기 위한 알고리즘.2004년 컴퓨터 화학 저널 25: 페이지 1295-1304.
  11. ^ a b 자데, J.N., B.R. 울프, N.A.피어스, 효율적인 앙상블 결점 최적화를 통한 핵산 시퀀스 설계.컴퓨터 화학 저널
  12. ^ Dirks, R.M., M. Lin, E. Winfree, N.A.Pierce, 연산 핵산 설계를 위한 패러다임.핵산 연구, 2004. 32(4): 페이지 1392-1403.
  13. ^ 분자 프로그래밍 프로젝트
  14. ^ 벡먼 연구소