RNA二级结构的预测分析

RNA(脱氧核糖核酸)是生物系统内重要的分子之一，它在生物体内行使多种功能，如作为蛋白质合成的模板，组成核糖体的部分、转运和识别氨基酸等等。生物分子的功能通常和结构有紧密的联系。RNA的分子结构分为一级、二级、三级和四级，其二级结构是RNA分子在自然条件下对自身进行各种形式的回折，在不同的碱基互补对茎区之间，以非匹配的环区形式和顶部单链形式两者交替出现的茎环结构。

RNA二级结构类型

不同类型的RNA二级结构如下图所示：

 图1. RNA二级结构中单链和双链区域的类型。

RNA二级结构预测

RNA二级结构是RNA分子结构研究领域的热点。一个原因是RNA二级结构是RNA分子从一级结构到三级结构跨越必不可少的桥梁。另一个原因是研究RNA二级结构的预测结果，就可以在大范围内确定RNA的三级结构。此外，RNA的分子结构还有一个相似性的特点，即RNA的同源性和保守性特征都是体现在二级结构的基础上，而不是一级结构的保守序列上。当对某种RNA基本情况有所了解后，可根据给出的RNA二级结构做出相对准确的预测。简单来说，就是通过用计算机手段和有关数学方法，对给定的RNA分子一级碱基序列按照一些方法来进行计算，从而尽可能地来预测出该RNA分子的二级结构。

• 同源比对方法
  

  RNA的生物功能与其结构密切相关，重要的RNA结构会在进化中体现出保守性。在结构保守的位置，配对碱基的序列突变会呈现出相关性，如在不影响配对的情况下同时发生突变(如G-C突变成A-U或C-G)。因此，通过从同源序列中寻找共突变的碱基对，然后进行结构预测。

• 最小自由能方法
  

  在没有任何先验知识只给定RNA的一级序列时，预测RNA的二级结构一般采用最小自由能模型。该模型假定真实的RNA会折叠成一个具有最小自由能的二级结构，而二级结构中的每段基序(motif)都有相应的自由能计算方法，一般茎区的自由能为负值，环区自由能为正值，茎区越长其自由能越小。因此可以近似的认为，配对的碱基使自由能降低，没有形成配对的碱基使自由能升高。

预测工具及其应用

目前已经有一些计算工具可以预测单个RNA的二级结构和折叠模式，如mfold和MPGfold程序。

• Mfold：初次将核酸结构作为热力学系统模型的算法，正确结构为吉布斯自由能的最低或次优结构；自由能参数来自实验数据；
• MPGAfold：自由能参数，遗传算法，可预测假结；
• Kinefold：自由能参数，折叠动力学随机模拟，可预测假结。

RNA二级结构的准确预测，有助于对其三级结构的解析，也可以指导MicroRNA Agomir/ Antagomir的设计，提高其针对性。安必奇生物利用多种计算工具提供RNA二级结构的预测分析服务，帮助您更省时地进行MicroRNA Agomir/ Antagomir设计。如果您想知道更多相关的服务信息，请通过热线电话或是E-mail()与我们联系，我们的技术人员将在24小时内回复您的所有问题及要求。

热门服务:

• RNA二级局部结构的鉴定
• 结合能预测分析
• GC含量计算