Dual Graph Partitioning Highlights a Small Group of Pseudoknot-Containing RNA Submotifs.
Dual Graph Partitioning Highlights a Small Group of Pseudoknot-Containing RNA Submotifs.
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DOI：
10.3390/genes9080371
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发表时间：
2018-07-25
期刊：
影响因子：
3.5
通讯作者：
Schlick T
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Jain S;Bayrak CS;Petingi L;Schlick T
RNA分子由模块化的建筑单元组成，这些单元定义了它们独特的结构和功能特性。这些构建模块的特征可以帮助解释RNA的结构/功能关系。我们提出了一个RNA二级结构基序和子基序库使用对偶图表示和划分。对偶图将RNA螺旋表示为顶点，将环状表示为边。与树形图不同，对偶图可以表示RNA伪结（交织的碱基对）。对于一组具有代表性的RNA结构，我们从它们的二级结构构造对偶图，并应用我们的划分算法来识别不可分离的子图（或块），而不破坏伪结。我们报告了56个子图块，最多有9个顶点；其中22个为常发型，其中15个为假结。然后，我们将与子图块对应的原子片段编目，以定义可用于RNA设计的构建块库，我们称之为RAG-3Dual，就像我们对树图所做的那样。作为应用，我们分析了这些子图块在各种原核和真核物种的核糖体rna中的分布，以确定共同的子图和可能的祖先关系。对偶图划分和基序库可以用于RNA结构分析和设计。
RNA molecules are composed of modular architectural units that define their unique structural and functional properties. Characterization of these building blocks can help interpret RNA structure/function relationships. We present an RNA secondary structure motif and submotif library using dual graph representation and partitioning. Dual graphs represent RNA helices as vertices and loops as edges. Unlike tree graphs, dual graphs can represent RNA pseudoknots (intertwined base pairs). For a representative set of RNA structures, we construct dual graphs from their secondary structures, and apply our partitioning algorithm to identify non-separable subgraphs (or blocks) without breaking pseudoknots. We report 56 subgraph blocks up to nine vertices; among them, 22 are frequently occurring, 15 of which contain pseudoknots. We then catalog atomic fragments corresponding to the subgraph blocks to define a library of building blocks that can be used for RNA design, which we call RAG-3Dual, as we have done for tree graphs. As an application, we analyze the distribution of these subgraph blocks within ribosomal RNAs of various prokaryotic and eukaryotic species to identify common subgraphs and possible ancestry relationships. Other applications of dual graph partitioning and motif library can be envisioned for RNA structure analysis and design.
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