fondre - En ligne dans le Cloud

PROGRAMME:

Nom

fusion - calcul du plus proche voisin de l'hybridation d'acide nucléique

SYNOPSIS

Meltdown [Options]

DESCRIPTION

Fusion calcule, pour un duplex d'acide nucléique, l'enthalpie et l'entropie de l'hélice-
transition de bobine, puis sa température de fusion. Trois types d'hybridation sont
possibles : ADN/ADN, ADN/ARN et ARN/ARN. Le programme utilise la méthode du plus proche
voisins. L'ensemble des paramètres thermodynamiques peut être facilement modifié, par exemple
suite à une percée expérimentale. Melting est un programme libre dans les deux sens du
terme. Il est gratuit et open-source. De plus il est codé en ISO C et
peut être compilé sur n'importe quel système d'exploitation. Certains scripts perl sont fournis pour montrer comment
la fusion peut servir de bloc pour construire des programmes plus ambitieux.

OPTIONS

Les options sont traitées séquentiellement. S'il y a un conflit entre la valeur de deux
options, ce dernier efface normalement le premier.

-Afichier.nn
Informe le programme à utiliser fichier.nn comme un ensemble alternatif de plus proche voisin
paramètres, plutôt que la valeur par défaut pour le type d'hybridation spécifié. Les
La distribution standard de melting fournit quelques fichiers prêts à l'emploi : all97a.nn
(Allaoui et al 1997), bre86a.nn (Breslauer et al. 1986), san96a.nn (SantaLucia et al.
1996) sug96a.nn (Sugimoto et al. 1996) san04a.nn (Santalucia et al 2004) (ADN/ADN),
fre86a.nn (Freier et al. 1986), xia98a.nn (Xia et al 1998), (ARN/ARN), et sug95a.nn
(Sugimoto et al 1995), (ADN/ARN).

Le programme recherchera le fichier dans un répertoire spécifié lors de la
installation. Cependant, si une variable d'environnement NN_PATH est définie, la fusion
recherchez d'abord dans celui-ci. Attention, l'option -A change le paramètre par défaut
ensemble défini par l'option -H.

-Cséquence_complémentaire
Entre dans la séquence complémentaire, de 3' à 5'. Cette option est obligatoire s'il y a
sont des discordances entre les deux brins. S'il n'est pas utilisé, le programme calculera
en complément de la séquence saisie avec l'option -S.

-Ddnadnade.nn
Informe le programme d'utiliser le fichier dnadnade.nn pour calculer la contribution de
extrémités pendantes à la thermodynamique de la transition hélice-bobine. Les extrémités pendantes sont
pas pris en compte par le mode approximatif.

-Ffacteur
C'est le facteur de correction utilisé pour moduler l'effet de l'acide nucléique
concentration dans le calcul de la température de fusion. Voir la section ALGORITHME
pour en savoir plus.

-Gx.xxe-xx
Concentration en magnésium (Pas de concentration maximale pour le moment). L'effet
des ions sur la stabilité thermodynamique des duplex d'acides nucléiques est complexe,
et les fonctions de correction sont au mieux des approximations grossières.
Formule de correction Tm pour les ions divalents Mg2+ d'Owczarzy et al(2008) peut
tenir compte de la liaison compétitive des ions monovalents et divalents sur l'ADN.
Cependant, cette formule n'est valable que pour les duplex d'ADN.

-h Affiche une courte aide et quitte avec EXIT_SUCCESS.

-Hhybridation_type
Spécifie le type d'hybridation. Cela définira le plus proche voisin à utiliser si
aucun ensemble alternatif n'est fourni par l'option -A (rappelez-vous que les options sont lues
séquentiellement). De plus ce paramètre détermine l'équation à utiliser si le
la longueur de la séquence dépasse la limite d'application de l'approche du plus proche voisin
(établi arbitrairement par l'auteur). Les valeurs possibles sont ADN, arnaque et rnadna
(synonyme), et arnna. Pour des raisons de compatibilité les valeurs de la précédente
versions de fonte A, B, C, F, R, S, T, U, W sont toujours disponibles bien que fortement
obsolète. Utilisez l'option -A exiger un ensemble alternatif de thermodynamique
paramètres. IMPORTANT : Si le duplex est un hétéroduplex ADN/ARN, la séquence du
Le brin d'ADN doit être saisi avec l'option -S.

-Ifichier_entrée
Fournit le nom d'un fichier d'entrée contenant les paramètres de l'analyse. L'entrée
doit contenir un paramètre par ligne, formaté comme dans la ligne de commande. L'ordre
n'est pas important, ainsi que des lignes vides. Exemple:

###début###
-Hdnadna
-Asug96a.nn
-SAGCTCCGACTC
-CTCGAGGTGAG
-N0.2
- P0.0001
-v
-Ksan96a

###finir###

-ifichier.nn
Informe le programme d'utiliser file.nn comme ensemble alternatif de paires d'inosine
paramètres, plutôt que la valeur par défaut pour le type d'hybridation spécifié.
La distribution standard de melting fournit quelques fichiers prêts à l'emploi :
san05a.nn
(Santalucia et al 2005) pour la désoxyinosine dans les duplex d'ADN, bre07a.nn (Brent M
Znosko
et al 2007) pour l'inosine dans les duplex d'ARN. Notez que tous les inosine
dépareillé
les paires de wobble ont été étudiées. Par conséquent, il pourrait être impossible de
calcul
la Tm d'un duplex avec des paires d'inosine. De plus, ces paires d'inosine ne sont pas
utilisée
en compte par le mode approximatif.

-Kcorrection_sel
Permet de choisir une autre correction pour la concentration en sodium. Actuellement,
on peut choisir entre humide91a, san96a, san98a. Voir la section ALGORITHME. TP. BI.
"-k" "x.xxe-xx"
Concentration en potassium (Pas de concentration maximale pour le moment). L'effet
d'ions
sur la stabilité thermodynamique des duplex d'acides nucléiques est complexe, et le
corriger
les fonctions sont au mieux des approximations grossières. La correction Tm publiée
formule pour
ions sodium d'Owczarzy et al (2008) est donc également applicable aux tampons
contenant du Tris ou
KCl. Les ions monovalents K+, Na+, Tris+ stabilisent les duplex d'ADN
avec une puissance similaire, et leurs effets sur la stabilité duplex sont additifs.
Cependant cette formule
est uniquement pour les duplex d'ADN.

-L Imprime les mentions légales et quitte avec EXIT_SUCCESS.

-Mdnadnamm.nn
Informe le programme d'utiliser le fichier dnadnamm.nn pour calculer la contribution de
discordances avec la thermodynamique de la transition hélice-bobine. Notez que tous les
les paires de Crick dépareillées ont été étudiées. Par conséquent, il pourrait être impossible
pour calculer la Tm d'un duplex non apparié. De plus, ces discordances ne sont pas prises
en compte par le mode approximatif.

-Nx.xxe-xx
Concentration en sodium (entre 0 et 10 M). L'effet des ions sur la thermodynamique
la stabilité des duplex d'acides nucléiques est complexe et les fonctions de correction
sont au mieux des approximations grossières. De plus, ils ne sont généralement fiables que
pour [Na+] appartenant à [0.1,10M]. S'il n'y a pas d'autres ions dans
solution, on ne peut utiliser que la correction sodium. Dans l'autre cas, on utilise le
d'Owczarzy
algorithme.

-Ofichier de sortie
La sortie est dirigée vers ce fichier au lieu de la sortie standard. Le nom du
fichier peut être omis. Un nom automatique est alors généré, de la forme
meltingYYYYMMMDD_HHhMMm.out (bien sûr, sur les systèmes compatibles POSIX, vous pouvez émuler
ceci avec la redirection de stdout vers un fichier construit avec la date du programme).

-Px.xxe-xx
Concentration du brin d'acide nucléique en excès (entre 0 et 0.1 M).

-p Renvoie le répertoire censé contenir les jeux de paramètres calorimétriques et
quitter avec EXIT_SUCCESS. Si la variable d'environnement NN_PATH est définie, elle est renvoyée.
Sinon, la valeur définie par défaut lors de la compilation est retournée.

-q Désactivez la correction interactive des paramètres mal saisis. Utile pour courir
via un serveur ou un script batch. La valeur par défaut est OFF (c'est-à-dire interactif activé). Les
l'interrupteur fonctionne dans les deux sens. Donc si -q a été défini dans un fichier d'entrée, un autre
-q sur la ligne de commande désactivera le mode silencieux (même chose si deux -q sont mis
sur la même ligne de commande).

-Sséquence
Séquence d'un brin du duplex d'acide nucléique, entrée de 5' à 3'. IMPORTANT : si
il s'agit d'un hétéroduplex ADN/ARN, la séquence du brin d'ADN doit être saisie.
L'uridine et la thymidine sont considérées comme identiques. Les bases peuvent être supérieures ou
minuscule.

-Txxx Seuil de taille avant calcul approximatif. L'approche du plus proche voisin
ne sera utilisé que si la longueur de la séquence est inférieure à ce seuil.

-tx.xxe-xx
Concentration du tampon Tris (Pas de concentration maximale pour le moment).
L'effet des ions sur la stabilité thermodynamique de l'acide nucléique
duplex est complexe, et les fonctions de correction sont au mieux
approximations approximatives. La formule de correction Tm publiée pour les ions sodium de
Owczarzy et al(2008) est donc également applicable aux tampons contenant du Tris ou
KCl. Les ions monovalents K+, Na+, Tris+ stabilisent les duplex d'ADN avec des
puissance, et
leurs effets sur la stabilité du duplex sont additifs. Cependant, cette formule est uniquement pour
Dans l’ADN
duplex. Attention, la concentration en ions Tris+ est environ la moitié du total
tampon tris
concentration.

-v Contrôlez le mode verbeux, en émettant beaucoup plus d'informations sur l'exécution en cours (essayez
une fois pour voir si vous pouvez obtenir quelque chose d'intéressant). La valeur par défaut est OFF. L'interrupteur
fonctionne dans les deux sens. Donc si -v a été défini dans un fichier d'entrée, un autre -v on
la ligne de commande désactivera le mode verbeux (même chose si deux -v sont mis sur
la même ligne de commande).

-V Affiche le numéro de version et quitte avec EXIT_SUCCESS.

-x Forcer le programme à calculer un tm approximatif, basé sur le contenu G+C. Cette option
doit être utilisé avec prudence. Notez qu'un tel calcul est de plus en plus incorrect lorsque
la longueur du duplex diminue. De plus, il ne prend pas en compte
concentration d'acide, ce qui est une grave erreur.

ALGORITHME

Thermodynamique of hélice transitionnent of nucléique acide
L'approche du plus proche voisin est basée sur le fait que la transition hélice-bobine fonctionne comme
une fermeture éclair. Après un attachement initial, l'hybridation se propage latéralement.
Par conséquent, le processus dépend des nucléotides adjacents sur chaque brin (le Crick's
paires). Deux duplex avec les mêmes paires de bases pourraient avoir des stabilités différentes, et sur
au contraire, deux duplex avec des séquences différentes mais des ensembles identiques de paires de Crick
auront les mêmes propriétés thermodynamiques (voir Sugimoto et al. 1994). Ce programme
calcule d'abord l'enthalpie et l'entropie d'hybridation à partir des paramètres élémentaires de
chaque paire de Crick.

DeltaH = deltaH(initiation) + SOMME(deltaH(paire de Crick))
DeltaS = deltaS(initiation) + SUM(deltaS(paire de Crick))

Voir Wetmur JG (1991) et SantaLucia (1998) pour des revues approfondies sur l'acide nucléique
l'hybridation et sur les différents ensembles de paramètres du plus proche voisin.

Effect of disparités et balançant se termine
Les paires discordantes sont également prises en compte. Cependant, les paramètres thermodynamiques
ne sont toujours pas disponibles pour tous les cas possibles (notamment lorsque les deux postes sont
incompatible). Dans un tel cas, le programme, incapable de calculer un résultat pertinent, quittera
avec un avertissement.

Les deux premières positions et ne peuvent pas être discordantes. dans un tel cas, le résultat est
imprévisible, et tous les cas sont possibles. par exemple (voir Allawi et SanLucia 1997),
le duplex

AT
GTGAGCCTCAT
TACTCGAGTG
TA

est plus stable que

AGGTGAGCTCATT
TTACTCGAGGTGA

Les extrémités pendantes, c'est-à-dire les nucléotides terminaux non appariés, peuvent être prises en compte.

Exemple
DeltaH(
AGGCATGAA-
-CGTCTGCTTT
) = DeltaH(AG/-C)+DeltaH(A-/TT)
+DeltaH(initG/C)+DeltaH(initA/T)
+DeltaH(GC/CG)+DeltaH(CG/GC)+2xDeltaH(GA/CT)+DeltaH(AA/TT)
+Delta (discordance AT/TG) +DeltaG (discordance TC/GG)

(Le même calcul est effectué pour DeltaS)

Le manuel de formation Meltdown la réactivité
Ensuite, la température de fusion est calculée par la formule suivante :

Tm = DeltaH / (DeltaS + Rx ln ([acide nucléique]/F))
Tm in K (pour [Na+] = 1 M )
+ f([Na+]) - 273.15
de la plateforme prothétique pour la concentration en sel (s'il n'y a que des cations sodium dans le
solution) et pour obtenir la température en degrés Celsius. (En fait, certaines corrections sont
directement inclus dans le DeltaS voir celui de SanLucia 1998)

Correction pour le concentration of nucléique acide
Si la concentration des deux brins est similaire, F vaut 1 en cas d'auto-complémentaire
oligonucléotides, 4 sinon. Si un brin est en excès (par exemple en PCR
expérience), F est 2 (En fait, la formule devrait utiliser la différence de
concentrations plutôt que la concentration totale, mais si l'excès est suffisant, le
la concentration totale peut être supposée identique à la concentration du brin dans
excès).

Notez cependant que MELTING fait l'hypothèse de l'absence d'auto-assemblage, à le calcul fait
ne pas prendre de terme entropique pour corriger l'auto-complémentarité.

Correction pour le concentration of de sel
S'il n'y a que des ions sodium dans la solution, on peut utiliser les corrections suivantes :

La correction peut être choisie entre humide91a, présenté à Wetmur 1991 à
16.6 x log([Na+] / (1 + 0.7 x [Na+])) + 3.85

san96a présenté dans SantaLucia et al. 1996 à
12.5 x log[Na+]

et san98a présenté à SantaLucia 1998 à une correction du terme entropique sans
modification de l'enthalpie
DeltaS = DeltaS([Na+]=1M) + 0.368 x (N-1) x ln[Na+]

Où N est la longueur du duplex (SantaLucia 1998 a en fait utilisé 'N' le nombre de non-
phosphates terminaux, qui est effectivement égal à notre N-1). ATTENTION, cette correction est
destiné à corriger les valeurs d'entropie exprimées en cal.mol-1.K-1!!!

Correction pour le concentration of des ions quand d’autres monovalent des ions tel as Tris+ et K+ or
bivalent Mg2 + des ions sommes-nous ajoutée
S'il n'y a que des ions Na+, on peut utiliser la correction pour la concentration en sel (voir
dessus). Dans le cas contraire , on utilisera la correction magnésium et ions monovalents
de Owczarzy et al (2008). (uniquement pour les duplex d'ADN)

[Lun+] = [Na+] + [K+] + [Tris+]

Où [Tris+] = [Tampon Tris]/2. (dans l'option -t, c'est la concentration du tampon Tris
qui est entré).

Si [Mon+] = 0, les ions divalents sont les seuls ions présents
et la température de fusion est :

1/Tm(Mg2+) = 1/Tm(1M Na+) + a - bx ln([Mg2+]) + Fgc x (c + dx ln([Mg2+]) + 1/(2 x (Nbp -
1)) x (- e +fx ln([Mg2+]) + gx ln([Mg2+]) x ln([Mg2+]))

où : a = 3.92/100000. b = 9.11/1000000. c = 6.26/100000. d = 1.42/100000. e =
4.82/10000. f = 5.25/10000. g = 8.31/100000. Fgc est la fraction des paires de bases GC dans
la séquence et Nbp est la longueur de la séquence (Nombre de paires de bases).

Si [Mon+] > 0, il y a plusieurs cas car on peut avoir une liaison ADN compétitive
entre les cations monovalents et divalents :

Si le rapport [Mg2+]^(0.5)/[Mon+] est inférieur à 0.22, l'influence des ions monovalents est
les cations divalents dominants peuvent être négligés et la température de fusion est :

1/Tm(Mg2+) = 1/Tm(1M Na+) + (4.29 x Fgc - 3.95) x 1/100000 x ln([mon+]) + 9.40 x 1/1000000
x ln([Lun+]) x ln([Lun+])

où : Fgc est la fraction de paires de bases GC dans la séquence.

Si le rapport [Mg2+]^(0.5)/[Mon+] est inclus dans [0.22, 6[, il faut prendre en compte à la fois
Concentrations de Mg2+ et de cations monovalents. La température de fusion est :

1/Tm(Mg2+) = 1/Tm(1M Na+) + a - bx ln([Mg2+]) + Fgc x (c + dx ln([Mg2+]) + 1/(2 x (Nbp -
1)) x (- e + fx ln([Mg2+]) + gx ln([Mg2+]) x ln([Mg2+]))

où : a = 3.92/100000 x (0.843 - 0.352 x [Lun+]0.5 x ln([Lun+])).
b = 9.11/1000000. c = 6.26/100000.
d = 1.42/100000 x (1.279 - 4.03/1000 x ln([mon+]) - 8.03/1000 x ln([mon+] x
ln([mon+]). e = 4.82/10000. f = 5.25/10000. g = 8.31/100000 x (0.486 -
0.258 x ln([mon+]) + 5.25/1000 x ln([mon+] x ln([mon+] x ln([mon+]).

Fgc est la fraction de paires de bases GC dans la séquence et Nbp est la longueur de la séquence
(Nombre de paires de bases).

Enfin, si le rapport [Mg2+]^(0.5)/[Mon+] est supérieur à 6, l'influence des ions divalents est
dominants, les cations monovalents peuvent être négligés et la température de fusion est :

1/Tm(Mg2+) = 1/Tm(1M Na+) + a - bx ln([Mg2+]) + Fgc x (c + dx ln([Mg2+]) + 1/(2 x (Nbp -
1)) x (- e + fx ln([Mg2+]) + gx ln([Mg2+]) x ln([Mg2+]))

où : a = 3.92/100000. b = 9.11/1000000. c = 6.26/100000. d = 1.42/100000. e =
4.82/10000. f = 5.25/10000. g = 8.31/100000.

Fgc est la fraction de paires de bases GC dans la séquence et Nbp est la longueur de la séquence
(Nombre de paires de bases).

Long séquences
Il est important de comprendre que l'approche du plus proche voisin a été établie sur
petits oligonucléotides. Par conséquent, l'utilisation de la fusion en mode non approximatif est
vraiment précis que pour des séquences relativement courtes (bien que si les séquences sont deux
bref, disons < 6 pb, l'influence des extrémités devient trop importante et le
la fiabilité diminue beaucoup). Pour les séquences longues, un mode approximatif a été conçu.
Ce mode est lancé si la longueur de la séquence est supérieure à la valeur donnée par l'option
-T (le seuil par défaut est de 60 pb).

La température de fusion est calculée par les formules suivantes :

ADN/ADN :
Tm = 81.5+16.6*log10([Na+]/(1+0.7[Na+]))+0.41%GC-500/size

ADN/ARN :
Tm = 67+16.6*log10([Na+]/(1.0+0.7[Na+]))+0.8%GC-500/size

ARN/ARN :
Tm = 78+16.6*log10([Na+]/(1.0+0.7[Na+]))+0.7%GC-500/size

Ce mode est néanmoins fortement découragé.

Divers commentaires
La fusion n'est actuellement précise que lorsque l'hybridation est réalisée à pH 71.

Le calcul n'est valable que pour les hybridations réalisées en milieu aqueux.
Par conséquent, l'utilisation d'agents dénaturants tels que le formamide invalide complètement le
résultats.

Références

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ADN. Biochimie 36: 10581-10594

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Pour la revue voir :

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SantaLucia J., Hicks Donald (2004) La thermodynamique des motifs structurels de l'ADN. Annu.
Rév. Biophys. Structurer. 33 : 415 -440

Wetmur JG (1991) Sondes ADN : applications des principes de l'acide nucléique
hybridation. Crit Tour Biochem Mol Biol 26: 227-259

Utilisez la fusion en ligne à l'aide des services onworks.net