Pary niekanoniczne

• Dla każdej zasady azotowej w nukleotydzie możemy wyznaczyć trzy krawędzie, przez które tworzyć się mogą wiązania wodorowe:
  

• Dodatkowo, para nukleotydów może być w formacji cis lub trans w zależności od wzajemnego ułożenia:
  

• Te dwie informacje opisują rodzaj interakcji wg notacji Leontisa-Westhofa [1] np. wszystkie pary kanoniczne są cis Watson-Crick Watson-Crick (ale nie działa to w drugą stronę)

  [1] Geometric nomenclature and classification of RNA base pairs. N.B. Leontis, E. Westhof. RNA. 2001. 7(4):499–512. doi:10.1017/S1355838201002515

• Pary zasad w RNA najczęściej opisuje się w notacji Leontisa-Westhofa trzyliterowym skrótem: cWW, tHS, itd.

• Pełen przegląd możliwych kombinacji wygląda następująco:
  

• Przykłady z rzeczywistych struktur można obejrzeć w RNA Basepair Catalog

Moduły / motywy 3D

• Pewne kombinacje sekwencji i par niekanonicznych powtarzają się w wielu strukturach

• Przyjmują one często charakterystyczny kształt 3D wynikający z kombinacji par niekanonicznych

• Lista najbardziej znanych modułów / motywów 3D (na podstawie [2], grafika 2D wykonana przy pomocy RiboSketch [3]):

  Nazwa	Wizualizacja	Struktura 2D
  GNRA
  UNCG
  T-loop
  Sarcin-ricin
  Kink-turn
  Hook-turn
  C-loop
  E-loop

  [2] De Novo Discovery of Structural Motifs in RNA 3D Structures through Clustering. P. Ge, S. Islam, C. Zhong, S. Zhang. Nucleic Acids Research. 2018. 46(9):4783–4793. doi:10.1093/nar/gky139
  [3] RiboSketch: Versatile Visualization of Multi-Stranded RNA and DNA Secondary Structure. J.S. Lu, E. Bindewald, W.K. Kasprzak, B.A. Shapiro. Bioinformatics. 2018. 34(24):4297–4299. doi:10.1093/bioinformatics/bty468

Zadanie

• Napisz program do wyszukiwania uogólnionego motywu GNRA:
  • 6 dowolnych nukleotydów następujących po sobie w sekwencji
  • Para typu cWW między pierwszym i szóstym nukleotydem
  • Para typu tSH między drugim i piątym nukleotydem
  • Brak parowń dla nukleotydów trzeciego i czwartego
• Wykorzystaj narzędzie DSSR, które rozpoznaje pary niekanoniczne i udostępnia wynik w formacie JSON
• Przykładowo:

  • Ściągnij dane w formacie JSON dla struktury 1RLG

  • W tablicy pairs znajdziemy dane o indeksach 9 i 10:

    {
      "index": 9,
      "nt1": "C.C9",
      "nt2": "C.G14",
      "bp": "C-G",
      "name": "WC",
      "Saenger": "19-XIX",
      "LW": "cWW",
      "DSSR": "cW-W"
    },
    {
      "index": 10,
      "nt1": "C.G10",
      "nt2": "C.A13",
      "bp": "G-A",
      "name": "Sheared",
      "Saenger": "11-XI",
      "LW": "tSH",
      "DSSR": "tm-M"
    },

  • Mamy zatem parę cWW między nukleotydami C.C9 i C.G14, oraz parę tSH między C.G10 i C.A13

  • Analizując całe pairs możemy potwierdzić, że C.A11 i C.A12 nie tworzą żadnych par

  • W tablicy nts znajdziemy unikalne indeksy dla tych nukleotydów:

    • C.C9 -> 9
    • C.G10 -> 10
    • C.A11 -> 11
    • C.A12 -> 12
    • C.A13 -> 13
    • C.G14 -> 14

    (w ogólności wartość index obiektów z tablicy nts nie musi być równa numerowi, który widać w identyfikatorze nukleotydu)

  • Wypisujemy wynik (są dwie pętle GNRA w strukturze 1RLG):

    9 CGAAAG 14
    34 CGAAAG 39

• Niech napisany program akceptuje ścieżkę do pliku JSON, a w odpowiedzi wypisuje linie jak powyżej: nr pierwszego, sekwencja, nr ostatniego