RNAInSpace/Подходы к построению многоспиральных цепей РНК

Эта статья — часть материалов: проекта RNAInSpace


Обязательные стратегии поискаПравить

  1. Необходима фаза №1. До полного сворачивания спиралей необходима ориентация нуклеотидов в петлях спиралей на основании межспиральных водородных связей. Но при этом спирали должны лишь начать формироваться. В противном случае без зачатков спиралей, ориентация нуклеотидов в местах будущих петель спиралей, приведет к тому, что нуклеотиды так приблизятся, что станет невозможным формирование спиралей. А без предварительной ориентации нуклеотидов в петлях, они останутся в случайном положении, а после формирования спиралей уже будет невозможно придать им требуемую ориентацию (спираль начнет разрушаться). Поэтому строго иерархичные модели сворачивания невозможны (см. Промежуточные взаимодействия во время сворачивания РНК) как минимум in silico.
  2. Фаза №2. Полное образование спиралей. Если они закончат формироваться, то станет существенно затруднено (вплоть до невозможности) изменение ориентации нуклеотидов находящихся в петле спирали (приводит к развалу спирали), а это в свою очередь, не дает сформироваться межспиральным связям (нуклеотиды не могут подойти на такое близкое расстояние, не столкнувшись с другими атомами, т.к. это вызывает образование запрещенных ковалентных связей.).
    1. Нельзя ориентироваться только на образование одной водородной связи. Функция пригодности должна учитывать текущую и как минимум последующую водородную связь, но и не все сразу, т.к. отдаленные водородные связи нет смысла образовывать пока необразованны ближайшие. Более того преждевременное формирование отдаленных водородных связей мешает сформировать текущие. Это происходит по следующей причине: сужается пространство для поворотов, что приводит к большему риску образования запрещенных ковалентных связей. А так же другой вероятный исход при не учете последующей водородной связи: последующие нуклеотиды настолько искривлены в пространстве с направлением к текущей паре, что мешают образованию текущей пары. И даже если текущая пара сформируется, последующая имеет большую вероятность не сформироваться, как минимум без расформирования уже сформированных ранее. Это происходит из-за не учета стэкинг-взаимодействия. Но учитывать стэкинг-взаимодействия невыгодно, как минимум его простейшие модели.
  3. Фаза №3. Образование нестандартных и межспиральных водородных связей.

Упрощенная проверка ковалентных связейПравить

Возможно не учитывать во время промежуточных расчетов пересечение ряда ковалентных связей. Но делать это надо с особой осторожностью.

Нужно ввести понятие "точки невозврата", то есть наступления такого состояния цепи РНК, когда никакими (или вычислительно не оптимально) последующими действиями невозможно вернуться в предыдущие состояние, которое удовлетворяло по каким либо другим характеристикам.

Определить наступление такой точки невозврата как теоретически, так и практически существенно сложно. Поэтому для упрощения можно предложить такой тезис обратимости одного действия: "Даже если мы находимся в точке невозврата и делаем еще одно единственное действие (поворот цепи РНК), то всегда можно найти такое действие, которое вернет нас в точку невозврата".

Поэтому не учитывать во время промежуточных расчетов пересечение ковалентных связей можно лишь на один шаг вперед (иначе существует опасность, что мы никогда уже не восстановим состояние удовлетворяющие отсутствию запрещенных ковалентных связей). А затем следует найти последующие состояние в котором нету запрещенных ковалентных связей и при этом даже если это состояние будет энергетически хуже, чем ранее найденное.