topire - Online în cloud

PROGRAM:

NUME

topire - calculul celui mai apropiat vecin al hibridării acidului nucleic

REZUMAT

topire [Opțiuni]

DESCRIERE

Topire calculează, pentru un duplex de acid nucleic, entalpia și entropia helixului.
tranziția bobinei și apoi temperatura sa de topire. Trei tipuri de hibridizare sunt
posibil: ADN/ADN, ADN/ARN și ARN/ARN. Programul folosește metoda cea mai apropiată-
vecini. Setul de parametri termodinamici poate fi modificat cu ușurință, de exemplu
în urma unei descoperiri experimentale. Melting este un program gratuit în ambele sensuri
termen. Vine fără costuri și este open-source. În plus, este codificat în ISO C și
poate fi compilat pe orice sistem de operare. Unele scripturi perl sunt furnizate pentru a arăta cum
topirea poate fi folosită ca bloc pentru a construi programe mai ambițioase.

OPŢIUNI

Opțiunile sunt tratate secvenţial. Dacă există un conflict între valoarea a doi
opțiuni, cea din urmă le șterge în mod normal pe prima.

-Adosar.nn
informează programul de utilizat dosar.nn ca un set alternativ de cel mai apropiat vecin
parametri, mai degrabă decât implicit pentru tipul de hibridizare specificat. The
distribuția standard a topirii oferă câteva fișiere gata de utilizare: toate97a.nn
(Allawi et al 1997), bre86a.nn (Breslauer et al 1986), san96a.nn (SantaLucia și colab
1996) sug96a.nn (Sugimoto et al 1996) san04a.nn (Santalucia et al 2004) (ADN/ADN),
fre86a.nn (Freier et al 1986), xia98a.nn (Xia și colab. 1998), (ARN/ARN) și sug95a.nn
(Sugimoto et al 1995), (ADN/ARN).

Programul va căuta fișierul într-un director specificat în timpul
instalare. Totuși, dacă este definită o variabilă de mediu NN_PATH, topirea va fi
caută mai întâi în acesta. Atenție, opțiunea -A modifică parametrul implicit
set definit de opțiune -H.

-Csecvență_complementară
Intră în secvența complementară, de la 3’ la 5’. Această opțiune este obligatorie dacă există
sunt nepotriviri între cele două componente. Dacă nu este utilizat, programul va calcula
ea ca complement al secvenței introduse cu opțiunea -S.

-Ddnadnade.nn
informează programul să folosească fișierul dnadnade.nn pentru a calcula contribuția de
capete atârnând la termodinamica tranziției helix-bobină. Capetele care atârnă sunt
neluând în calcul modul aproximativ.

-Ffactor
Acesta este un factor de corecție utilizat pentru a modula efectul acidului nucleic
concentrația în calculul temperaturii de topire. Vezi secțiunea ALGORITM
pentru detalii.

-Gx.xxe-xx
Concentrație de magneziu (Fără concentrație maximă pentru moment). Efectul
a ionilor asupra stabilității termodinamice a duplexurilor de acid nucleic este complexă,
iar funcțiile de corectare sunt în cel mai bun caz aproximări brute.The published
Formula de corecție a Tm pentru ionii divalenți de Mg2+ a lui Owczarzy et al(2008) poate
țin cont de legarea competitivă a ionilor monovalenți și bivalenți de pe ADN.
Cu toate acestea, această formulă este doar pentru duplexurile ADN.

-h Afișează un scurt ajutor și închideți cu EXIT_SUCCESS.

-Htip_hibridare
Specifică tipul de hibridizare. Acest lucru va seta setul de cel mai apropiat vecin să fie utilizat dacă
opțiunea nu oferă niciun set alternativ -A (rețineți că opțiunile sunt citite
secvenţial). În plus, acest parametru determină ecuația de utilizat dacă
lungimea secvenței depășește limita de aplicare a abordării celui mai apropiat vecin
(înființat în mod arbitrar de autor). Valorile posibile sunt adna, dnarna și rnadna
(sinonim) și rnarna. Din motive de compatibilitate valorile precedente
versiuni de topire A,B,C,F,R,S,T,U,W sunt încă disponibile deși tare
depreciat. Utilizați opțiunea -A pentru a necesita un set alternativ de termodinamic
parametrii. IMPORTANT: Dacă duplexul este un heteroduplex ADN/ARN, secvența
Catena de ADN trebuie introdusa cu optiunea -S.

-Ifișier de intrare
Furnizează numele unui fișier de intrare care conține parametrii rulării. Intrarea
trebuie să conțină un parametru pe linie, formatat ca în linia de comandă. Ordinea
nu este important, precum și liniile goale. exemplu:

###început###
-Hdnadna
-Asug96a.nn
-SAGCTCGACTC
-CTCGAGGTGAG
-0.2 N
- P0.0001
-v
-Ksan96a

###Sfârșit###

-idosar.nn
informează programul să folosească file.nn ca un set alternativ de pereche de inozină
parametri, mai degrabă decât implicit pentru tipul de hibridizare specificat.
Distribuția standard de topire oferă câteva fișiere gata de utilizare:
san05a.nn
(Santalucia et al 2005) pentru deoxiinozină în duplexurile ADN, bre07a.nn (Brent M
Znosko
et al 2007) pentru inozină în duplexurile de ARN. Rețineți că nu toată inozina
nepotrivite
perechile lui wobble au fost investigate. Prin urmare, ar putea fi imposibil
calcula
Tm-ul unui duplex cu perechi de inozină. Mai mult, acele perechi de inozină nu sunt
luate
luate în considerare de modul aproximativ.

-Ksare_corecție
Permite alegerea unei alte corecții pentru concentrația în sodiu. În prezent,
se poate alege între wet91a, san96a, san98a. Vezi secțiunea ALGORITM. TP. BI.
„-k” „x.xxe-xx”
Concentrația de potasiu (Fără concentrație maximă pentru moment). Efectul
a ionilor
asupra stabilității termodinamice a duplexurilor de acid nucleic este complexă, iar
corectarea
funcțiile sunt în cel mai bun caz aproximări brute.Corectarea Tm publicată
formula pentru
ionii de sodiu ai lui Owczarzy et al (2008) sunt, prin urmare, aplicabili și pentru tampon
conţinând Tris sau
KCl. Ionii monovalenți de K+, Na+, Tris+ stabilizează duplexurile de ADN
cu potență similară, iar efectele lor asupra stabilității duplexului sunt aditive.
Cu toate acestea această formulă
este doar pentru duplexurile ADN.

-L Tipărește informațiile legale și se închide cu EXIT_SUCCESS.

-Mdnadnamm.nn
informează programul să folosească fișierul dnadnamm.nn pentru a calcula contribuția de
nepotriviri cu termodinamica tranziției helix-bobină. Rețineți că nu toate
perechile lui Crick nepotrivite au fost investigate. Prin urmare, ar putea fi imposibil
pentru a calcula Tm al unui duplex nepotrivit. Mai mult, acele nepotriviri nu sunt luate
luate în considerare de modul aproximativ.

-Nx.xxe-xx
Concentrația de sodiu (între 0 și 10 M). Efectul ionilor asupra termodinamicii
stabilitatea duplexurilor de acid nucleic este complexă, iar funcțiile de corectare
sunt în cel mai bun caz aproximări aproximative. În plus, acestea sunt în general de încredere numai
pentru [Na+] aparținând [0.1,10M]. Dacă nu există alți ioni în
soluție, putem folosi doar corecția cu sodiu. În celălalt caz, folosim
a lui Owczarzy
algoritm.

-Ofisier de iesire
Ieșirea este direcționată către acest fișier în loc de ieșirea standard. Numele
fișierul poate fi omis. Se generează apoi un nume automat, de forma
meltingYYYYMMMDD_HHhMMm.out (desigur, pe sistemele compatibile POSIX, puteți emula
aceasta cu redirecționarea stdout către un fișier construit cu data programului).

-Px.xxe-xx
Concentrația catenei de acid nucleic în exces (între 0 și 0.1 M).

-p Returnează directorul care ar trebui să conțină seturile de parametri calorimetrici și
ieșiți cu EXIT_SUCCESS. Dacă variabila de mediu NN_PATH este setată, aceasta este returnată.
În caz contrar, valoarea definită implicit în timpul compilării este returnată.

-q Dezactivați corecția interactivă a parametrului introdus greșit. Util pentru alergare
printr-un server sau un script batch. Implicit este OFF (adică interactiv activat). The
comutatorul funcționează în ambele sensuri. Prin urmare, dacă -q a fost setat într-un fișier de intrare, altul
-q pe linia de comandă va dezactiva modul silențios (același lucru dacă două -q sunt aranjate
pe aceeași linie de comandă).

-Ssecvenţă
Secvența unei catene a duplexului de acid nucleic, a intrat de la 5’ la 3’. IMPORTANT: Dacă
este un heteroduplex ADN/ARN, trebuie introdusă secvența catenei de ADN.
Uridina și timidina sunt considerate identice. Bazele pot fi superioare sau
litere mici.

-TXXX Pragul de dimensiune înainte de calculul aproximativ. Abordarea celui mai apropiat vecin
va fi folosit numai dacă lungimea secvenței este inferioară acestui prag.

-tx.xxe-xx
Concentrația tampon Tris (Fără concentrație maximă pentru moment).
Efectul ionilor asupra stabilității termodinamice a acidului nucleic
duplexurile este complexă, iar funcțiile de corectare sunt în cel mai bun caz
aproximări brute.Formula de corecție a Tm publicată pentru ionii de sodiu de
Owczarzy et al(2008) este, prin urmare, aplicabilă și tamponelor care conțin Tris sau
KCl. Ionii monovalenți de K+, Na+, Tris+ stabilizează duplexurile de ADN cu similare
potenta si
efectele lor asupra stabilității duplexului sunt aditive. Cu toate acestea, această formulă este doar pentru
ADN-ul
duplexuri. Atenție, concentrația de ioni Tris+ este aproximativ jumătate din total
tampon tris
concentraţie.

-v Controlați modul pronunțat, emitând mai multe informații despre rularea curentă (încercați
o dată pentru a vedea dacă poți obține ceva interesant). Implicit este OFF. Schimbarea
funcționează în ambele sensuri. Prin urmare, dacă -v a fost setat într-un fișier de intrare, altul -v on
linia de comandă va dezactiva modul verboz (același lucru dacă două -v sunt setate pe
aceeași linie de comandă).

-V Afișează numărul versiunii și se închide cu EXIT_SUCCESS.

-x Forțați programul să calculeze un tm aproximativ, pe baza conținutului G+C. Această opțiune
trebuie folosit cu prudență. Rețineți că un astfel de calcul este din ce în ce mai incorect când
lungimea duplexului scade. Mai mult, nu ține cont de nucleic
concentrația de acid, care este o greșeală puternică.

ALGORITM

termodinamică of spirală-helix tranziţie of nucleic acid
Abordarea celui mai apropiat vecin se bazează pe faptul că tranziția helix-bobină funcționează ca
un fermoar. După o atașare inițială, hibridizarea se propagă lateral.
Prin urmare, procesul depinde de nucleotidele adiacente de pe fiecare catenă (cele Crick
perechi). Două duplexuri cu aceleași perechi de baze ar putea avea stabilități diferite și mai departe
dimpotrivă, două duplexuri cu secvențe diferite, dar seturi identice de perechi Crick
va avea aceleași proprietăți termodinamice (vezi Sugimoto et al. 1994). Acest program
mai întâi calculează entalpia și entropia de hibridizare din parametrii elementari ai
fiecare pereche a lui Crick.

DeltaH = deltaH(inițiere) + SUM(deltaH(perechea lui Crick))
DeltaS = deltaS(inițiere) + SUM(deltaS(perechea lui Crick))

Vezi Wetmur JG (1991) și SantaLucia (1998) pentru recenzii profunde despre acidul nucleic
hibridizare și pe setul diferit de parametri ai celui mai apropiat vecin.

Efect of nepotriviri și bălăbăneală se încheie
Se iau în considerare și perechile nepotrivite. Cu toate acestea, parametrii termodinamici
încă nu sunt disponibile pentru toate cazurile posibile (în special atunci când ambele poziții sunt
nepotrivite). Într-un astfel de caz, programul, neputând calcula niciun rezultat relevant, se va închide
cu un avertisment.

Cele două primele și pozițiile nu pot fi nepotrivite. într-un astfel de caz, rezultatul este
imprevizibil și toate cazurile sunt posibile. de exemplu (vezi Allawi și SanLucia 1997),
duplexul

LA
GTGAGCTCAT
TACTCGAGTG
TA

este mai stabil decât

AGTGAGCTCATT
TTACTCGAGGTGA

Capetele care atârnă, adică nucleotidele terminale nepotrivite, pot fi luate în considerare.

Exemplu
DeltaH(
AGCGATGAA-
-CGCTGCTTT
) = 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(nepotrivire AT/TG) +DeltaG(nepotrivire TC/GG)

(Același calcul este efectuat pentru DeltaS)

topire temperatură
Apoi temperatura de topire se calculează cu următoarea formulă:

Tm = DeltaH / (DeltaS + Rx ln ([acid nucleic]/F))
Tm in K (pentru [Na+] = 1 M)
+ f([Na+]) - 273.15
corecţie pentru concentrația de sare (dacă există doar cationi de sodiu în
soluție) și pentru a obține temperatura în grade Celsius. (De fapt, unele corecții sunt
inclus direct în DeltaS vezi cel al SanLucia 1998)

Corecție pentru il concentrare of nucleic acid
Dacă concentrația celor două catene este similară, F este 1 în cazul autocomplementării
oligonucleotide, 4 altfel. Dacă o catenă este în exces (de exemplu în PCR
experiment), F este 2 (de fapt formula ar trebui să folosească diferența de
concentrații mai degrabă decât concentrația totală, dar dacă excesul este suficient,
se poate presupune că concentrația totală este identică cu concentrația firului în
exces).

Rețineți, totuși, MELTING presupune că nu există auto-asamblare, de exemplu calculul face
nu luați niciun termen entropic pentru a corecta autocomplementaritatea.

Corecție pentru il concentrare of sare
Dacă în soluție există doar ioni de sodiu, putem folosi următoarele corecții:

Corecția poate fi aleasă între wet91a, prezentat în Wetmur 1991 de exemplu
16.6 x log([Na+] / (1 + 0.7 x [Na+])) + 3.85

san96a prezentat în SantaLucia et al. 1996 de exemplu
12.5 x log[Na+]

și san98a prezentat în SantaLucia 1998 de exemplu o corectare a termenului entropic fără
modificarea entalpiei
DeltaS = DeltaS([Na+]=1M) + 0.368 x (N-1) x ln[Na+]

Unde N este lungimea duplexului (SantaLucia 1998 a folosit de fapt „N” numărul de non-
fosfați terminali, care este efectiv egal cu N-1 nostru). ATENȚIE, această corecție este
menit sa corecteze valorile entropiei exprimate in cal.mol-1.K-1!!!

Corecție pentru il concentrare of ionii cand alte monovalent ionii astfel de as Tris+ și K+ or
divalent Mg2 + ionii sunt adăugat
Dacă există doar ioni de Na+, putem folosi corecția pentru concentrația de sare (vezi
de mai sus). În cazul opus, vom folosi corecția cu ioni de magneziu și monovalenți
din Owczarzy et al (2008). (numai pentru duplexurile ADN)

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

Unde [Tris+] = [Tris tampon]/2. (în opțiunea -t, este concentrația tampon Tris
care se introduce).

Dacă [Mon+] = 0, ionii divalenți sunt singurii ioni prezenți
iar temperatura de topire este:

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+]))

unde : 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 este fracția perechilor de baze GC în
secvența și Nbp este lungimea secvenței (Numărul de perechi de baze).

Dacă [Lun+] > 0, există mai multe cazuri deoarece putem avea o legare competitivă de ADN
între cationii monovalenți și bivalenți:

Dacă raportul [Mg2+]^(0.5)/[Mon+] este inferior 0.22, influența ionului monovalent este
cationii dominanti, divalenți pot fi ignorați, iar temperatura de topire este:

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([Lu+]) x ln([Lu+])

unde: Fgc este fracția de perechi de baze GC din secvență.

Dacă raportul [Mg2+]^(0.5)/[Mon+] este inclus în [0.22, 6[, trebuie să luăm în considerare ambele
Mg2+ și concentrații de cationi monovalenți. Temperatura de topire este:

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+]))

unde : 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([lun+]). 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 este fracțiunea perechilor de baze GC din secvență și Nbp este lungimea secvenței
(Numărul de perechi de baze).

În cele din urmă, dacă raportul [Mg2+]^(0.5)/[Mon+] este superior lui 6, influența ionilor divalenți este
cationii dominanti, monovalenți pot fi ignorați, iar temperatura de topire este:

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+]))

unde : 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 este fracțiunea perechilor de baze GC din secvență și Nbp este lungimea secvenței
(Numărul de perechi de baze).

Lung Secvențele
Este important să ne dăm seama că abordarea celui mai apropiat vecin a fost stabilită pe
oligonucleotide mici. Prin urmare, utilizarea topirii în modul neaproximativ este
cu adevărat precis doar pentru secvențe relativ scurte (deși dacă secvențele sunt două
pe scurt, sa zicem < 6 bp, influenta extremitatilor devine prea importanta si cel
fiabilitatea scade foarte mult). Pentru secvențe lungi a fost proiectat un mod aproximativ.
Acest mod este lansat dacă lungimea secvenței este mai mare decât valoarea dată de opțiune
-T (pragul implicit este de 60 bp).

Temperatura de topire se calculează prin următoarele formule:

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

Acest mod este totuși tare descurajat.

Diverse comentarii
Topirea este în prezent precisă numai atunci când hibridizarea este efectuată la pH 71.

Calculul este valabil numai pentru hibridizările efectuate în mediu apos.
Prin urmare, utilizarea agenților de denaturare, cum ar fi formamida, invalidează complet
rezultate.

REFERINȚE

Allawi HT, SantaLucia J. (1997). Termodinamica și RMN ale nepotrivirilor interne ale GT în
ADN-ul. Biochimie 36: 10581-10594

Allawi HT, SantaLucia J. (1998). Parametrii de termodinamică Nearest Neighbor pentru
nepotriviri interne ale GA în ADN. Biochimie 37: 2170-2179

Allawi HT, SantaLucia J. (1998). Termodinamica nepotrivirilor CT interne în ADN.
Nucleic Acizi Res 26: 2694-2701.

Allawi HT, SantaLucia J. (1998). Termodinamica celui mai apropiat vecin al AC intern
nepotriviri în ADN: dependență de secvență și efecte ale pH-ului. Biochimie 37: 9435-9444.

Bommarito S., Peyret N., SantaLucia J. (2000). Parametrii termodinamici pentru secvențele de ADN
cu capete atârnate. Nucleic Acizi Res 28: 1929-1934

Breslauer KJ, Frank R., Bl�ker H., Marky LA (1986). Prezicerea stabilității duplexului ADN
din secvența de bază. Proc Natl acad Sci USA 83: 3746-3750

Freier SM, Kierzek R., Jaeger JA, Sugimoto N., Caruthers MH, Neilson T., Turner DH
(1986). Parametrii de energie liberă îmbunătățiți pentru predicțiile stabilității duplexului ARN.
Biochimie 83: 9373-9377

Owczarzy R., Moreira BG, You Y., Behlke MB, Walder JA (2008) Predictarea stabilității
a duplexurilor de ADN în soluţii care conţin magneziu şi cationi monovalenţi. Biochimie 47:
5336-5353.

Peyret N., Seneviratne PA, Allawi HT, SantaLucia J. (1999). Cel mai apropiat vecin
termodinamica și RMN a secvențelor de ADN cu nepotriviri interne AA, CC, GG și TT.
dependență și efecte ale pH-ului. Biochimie 38: 3468-3477

SantaLucia J. Jr, Allawi HT, Seneviratne PA (1996). Cel mai apropiat vecin îmbunătățit
parametrii pentru prezicerea stabilității duplexului ADN. Biochimie 35: 3555-3562

Sugimoto N., Katoh M., Nakano S., Ohmichi T., Sasaki M. (1994). Duplexuri hibride ARN/ADN
cu perechi identice de baze de cel mai apropiat vecin, au stabilitate identică. FEBS Scrisori 354:
74-78

Sugimoto N., Nakano S., Katoh M., Matsumura A., Nakamuta H., Ohmichi T., Yoneyama M.,
Sasaki M. (1995). Parametrii termodinamici pentru a prezice stabilitatea hibridului ARN/ADN
duplexuri. Biochimie 34: 11211-11216

Sugimoto N., Nakano S., Yoneyama M., Honda K. (1996). Parametri termodinamici îmbunătățiți
și factor de inițiere a helixului pentru a prezice stabilitatea duplexurilor ADN. Nuc Acizi Res 24:
4501-4505

Watkins NE, Santalucia J. Jr. (2005). T-hermodinamica celui mai apropiat vecin al deoxiinozinei
perechi în duplexuri de ADN. Nucleic Acids Research 33: 6258-6267

Wright DJ, Rice JL, Yanker DM, Znosko BM (2007). Parametrii vecinului cel mai apropiat pentru
perechile inozină-uridină în duplexurile de ARN. Biochimie 46: 4625-4634

Xia T., SantaLucia J., Burkard ME, Kierzek R., Schroeder SJ, Jiao X., Cox C., Turner
DH (1998). Parametrii de termodinamică pentru un model extins de cel mai apropiat vecin pentru
formarea duplexurilor de ARN cu perechi de baze Watson-Crick. Biochimie 37: 14719-14735

Pentru recenzie vezi:

SantaLucia J. (1998) O vedere unificată a ADN-ului polimer, gantere și oligonucleotide cel mai apropiat-
termodinamica vecinilor. Proc Natl acad Sci USA 95: 1460-1465

SantaLucia J., Hicks Donald (2004) Thermodinamica motivelor structurale ADN. Annu.
Rev. Biophys. Struct. 33: 415 -440

Wetmur JG (1991) Sonde ADN: aplicații ale principiilor acidului nucleic
hibridizare. crit Rev Biochimie Mol Biol 26: 227-259

Utilizați topirea online folosind serviciile onworks.net