Transcript Presentation1

‫ساختار اول‬
‫براي ‪RNA‬سه نوع ساختار تعريف شده است كه به ترتيب ساختار اول‪ ,‬ساختار دوم و ساختار سوم نام‬
‫دارند‪ .‬هر كدام از اين ساختارها بخشي از اطالعات مولكول ‪RNA‬را در بر مي گيرند ‪ .‬ساختار اول يك‬
‫رشته يك بعدي و ساده از حروف ‪G, C, A‬و ‪U‬است كه به ترتيب حروف اول نوكلئوتيدهاي آدنين ‪,‬‬
‫سيتوزين‪ ,‬گوانين و اوراسيل مي باشند‪ .‬بنا به قرارداد رشته ‪RNA‬با ‪ ’5‬در سمت چپ رشته شروع شده‬
‫و به ‪ ’3‬در سمت راست رشته ختم مي شود‪ .‬اين ساختار فقط مولفه هاي سازنده مولكول را نشان مي‬
‫دهد و معموال براي يافتن الگوهاي خاص در رشته مورد استفاده قرار مي گيرد‪ .‬به عنوان مثال نمونه اي‬
‫از اين الگويابي‪ ,‬همترازي رشته است كه در پيدا كردن الگوهاي تكراري در رشته هاي چند ‪RNA‬‬
‫مختلف‪ ,‬ولي مشابه استفاده مي شود‪ .‬در تصوير زير ساختار اول رشته ‪Saccharomyces crevisia’s‬‬
‫‪ 5S rRNA‬مشخص شده است‪.‬‬
‫‪ ۵.۱‬ساختار دوم‬
‫ساختار دوم نشان دهنده جفت هاي پيوندي است كه بعد از فولد شدن رشته ‪RNA‬بوجود مي آيند‪ .‬هر‬
‫نوكلئوتيد حداكثر مي تواند با يك نوكلئوتيد ديگر پيوند برقرار كند‪ .‬در اين نوشتار فرض بر آن است كه‬
‫تنها پيوندهاي كانوني مي توانند تشكيل شوند ‪ ,‬يعني جفت هاي واتسون كريك ) ‪CG‬و ‪AU‬و‬
‫همچنين معكوس آنها يعني ‪GC‬و ‪UA‬و جفت ضعيف ( ‪GU‬و معكوس آن ) ‪UG‬چرا كه بوجود ‪,‬‬
‫]‪i, j‬آمدن اين جفت ها بسيار محتمل تر بوده و در مولكولو [ ‪RNA‬به وفور مشاهده شده است‪ .‬هر تركيبي از‬
‫پيوندهاي كانوني نشان دهنده يك ساختار دوم مي باشد در صورتي كه به ازاي هر دو پيوند‬
‫]‪k, l‬كه در آنها [ < ‪i‬و < ‪ [:k‬سه شرط زير برقرار باشد [ ‪, 13‬‬
‫هر نوكلئوتيد تنها مي تواند با يك نوكلئوتيد ديگر پيوند دهد ‪i = k iff j = l : 1.‬‬
‫هر نوكلئوتيد نمي تواند با سه نوكلئوتيد كناري خود پيوند بدهد‪ ,‬يعني‪j − i > 2. 4 :‬‬
‫شكل سودونات ‪ 47‬مجاز نيست‪ ,‬يعني يعني اگر داشته باشيم ‪i < < 3.‬آنگاه حتما بايد‬
‫داشته باشيم < < < ‪. i‬‬
‫با‬
‫مولفه های ساختار دوم‬
‫نحوه چينش پيوندها در كنار هم باعث بوجود آمدن مولفه هاي خاصي مي شوند كه عبارتند از حلقه‬
‫‪ ]14[.‬داخلي ‪ , 48‬حلقه هيرپين ‪ , 49‬چند حلقه ‪ , 50‬بالج ‪ , 51‬رشته هاي آويزان انتهايي ‪ 52‬و البته استم ها‬
‫‪53‬‬
‫پيوندهاي متوالي پايداري ساختار را افزايش مي دهند و به همين علت بسيار مهم مي باشند ‪ ,‬به اين‬
‫توالي پيوندها استم يا هليكس ‪ 54‬مي گويند‪ .‬در شكل شماره ‪ 8‬اين مولفه ها مشخص شده اند و در ادامه‬
‫توضيح مختصري براي هر كدام ارائه شده است‪.‬‬
‫استم‪ :‬چند جفت نوكلئوتيد را كه به صورت متوالي پيوند ايجاد كرده اند استم يا هليكس مي نامند ‪.‬‬
‫معموال استم هاي با طول بيشتر از پايداري بيشتري برخوردار هستند و ما نيز در الگوريتمي كه ارائه‬
‫خواهيم كرد از اين مولفه استفاده زيادي خواهيم كرد‪.‬‬
‫حلقه هيرپين‪ :‬وقتي يك قسمتي از رشته ‪RNA‬فولد شده و نواحي ابتدايي با نواحي انتهايي آن پيوند‬
‫ايجاد كنند و قسمت هاي مياني در هيچ پيوندي شركت نكنند‪ ,‬اين نوكلئوتيدها كه در پيوندي شركت‬
‫نكرده اند تشكيل حلقه هيرپين مي دهند‪.‬‬
‫حلقه داخلي و بالج‪ :‬وقتي دو استم متوالي شكل بگيرد‪ ,‬نوكلئوتيدهاي بين دو استم كه در پيوندي‬
‫شركت نكرده اند تشكيل حلقه داخلي مي دهند‪ .‬وقتي نوكلئوتيدهايي كه در پيوند شركت نكرده اند تنها‬
‫در يك سمت باشند‪ ,‬ناحيه ايجاد شده را بالج مي نامند‪.‬‬
‫چند حلقه‪ :‬به قسمت هايي از رشته ‪RNA‬كه به حداقل سه استم ختم مي شوند چند حلقه گفته مي‬
‫شود‪.‬‬
‫تقاطع (سودونات) ‪ :‬تقاطع يكي از مولفه هاي ساختار سوم ‪RNA‬مي باشد‪ .‬اين مولفه زماني رخ مي‬
‫دهد كه شرط سومي كه در ساختار دوم ‪RNA‬بيان شد در نظر گرفته نشود‪ .‬اين حالت در تمام مولكول‬
‫هاي ‪RNA‬ديده نمي شود و يكي از مولفه هاي ساختار سه بعدي است ‪ .‬پيش بيني ساختار دوم با‬
‫تقاطع جزو مسائل سخت مي باشد و ما نيز در الگوريتمي كه معرفي خواهيم كرد از اين مولفه صرف نظر‬
‫مي كنيم‪.‬‬
‫نحوه نمايش ساختار دوم‬
‫براي نشان دادن ساختار اول يك رشته ‪RNA‬دنباله اي از حروف كه نمايانگر دنباله نوكلئوتيدهاي ‪,‬‬
‫رشته مي باشند به كار مي رود‪ ,‬اما براي نشان دادن ساختار دوم روشهاي مختلفي وجود دارد از جمله‬
‫نمايش پرانتز‪-‬نقطه اي‪ ,‬نمايش فين من خطي‪ ,‬نمايش فين من دايره اي ‪,‬نمايش نمود ار ‪-‬نقطه اي و‬
‫نمايش ساختاري‪.‬‬
‫ساختار سوم‬
‫ساختار سوم نشان دهنده وضعيت مولكول‬
‫‪RNA‬در فضاي سه بعدي مي باشد ‪ .‬در اين‬
‫حالت ممكن است نوكلئوتيدهايي از نقاط‬
‫مختلف رشته با هم پيوند برقرار كرده و شرط‬
‫سوم ساختار دوم از بين برود ‪ .‬از جمله مولفه‬
‫هاي ساختار سوم مي توان به كيسينگ‬
‫هيرپين ‪ , 55‬بالج كانتكت ‪ 56‬و تقاطع اشاره كرد ‪.‬‬
‫اين مولفه ها در شكل شماره ‪ 13‬نشان داده‬
‫شده اند و در شكل شماره ‪ 12‬نيز حضور دو‬
‫نمونه از اين پيوندها در يك ‪RNA‬به نمايش‬
‫در آمده است‪.‬‬