Pseudonudo

Un pseudonudo es una estructura secundaria de ácido nucleico que contiene al menos dos estructuras de tallo-bucle en las que la mitad de un tallo está intercalada entre las dos mitades de otro tallo. El pseudonudo se reconoció por primera vez en el virus del mosaico amarillo del nabo en 1982. Los pseudonudos se pliegan en conformaciones tridimensionales en forma de nudos, pero no son verdaderos nudos topológicos. Estas estructuras se clasifican como topología cruzada (X) dentro del marco de la topología de circuitos, que, a diferencia de la teoría de nudos, es un enfoque basado en contactos.

Predicción e identificación

La configuración estructural de los pseudonudos no se presta bien a la detección biocomputacional debido a su sensibilidad al contexto o su "superposición" naturaleza. El par de bases en los pseudonudos no está bien anidado; es decir, se producen pares de bases que se “superponen”; entre sí en posición de secuencia. Esto hace que la presencia de pseudonudos en secuencias de ARN sea más difícil de predecir mediante el método estándar de programación dinámica, que utiliza un sistema de puntuación recursivo para identificar tallos emparejados y, en consecuencia, la mayoría no puede detectar pares de bases no anidadas. El método más nuevo de gramáticas estocásticas libres de contexto sufre el mismo problema. Por lo tanto, los métodos populares de predicción de estructuras secundarias como Mfold y Pfold no predecirán estructuras de pseudonudos presentes en una secuencia de consulta; sólo identificarán el más estable de los dos tallos del pseudonudo.

Es posible identificar una clase limitada de pseudonudos mediante programación dinámica, pero estos métodos no son exhaustivos y escalan peor en función de la longitud de la secuencia que los algoritmos sin pseudonudos. Se ha demostrado que el problema general de predecir estructuras de energía libre más baja con pseudonudos es NP-completo.

Importancia biológica

Varios procesos biológicos importantes dependen de moléculas de ARN que forman pseudonudos, que a menudo son ARN con una estructura terciaria extensa. Por ejemplo, la región del pseudonudo de la RNasa P es uno de los elementos más conservados de toda la evolución. El componente de ARN de la telomerasa contiene un pseudonudo que es fundamental para la actividad, y varios virus utilizan una estructura de pseudonudo para formar un motivo similar al ARNt para infiltrarse en la célula huésped.

Representando pseudonudos

Existen muchos tipos de pseudonudos, que se diferencian por cómo se cruzan y cuántas veces se cruzan. Para reflejar esta diferencia, los pseudonudos se clasifican en tipos H, K, L, M, y cada tipo sucesivo agrega una capa de intercalación de pasos. El ejemplo simple de telomerasa P2b-P3 en el artículo, por ejemplo, es un pseudonudo de tipo H.

La estructura secundaria del ARN generalmente se representa mediante la notación entre corchetes y puntos, con paréntesis redondos () que indican pares de bases en un tallo y puntos que representan bucles. Las raíces interrumpidas de los pseudonudos significan que dicha notación debe ampliarse con corchetes adicionales, o incluso letras, para que se puedan representar diferentes conjuntos de raíces. Una de esas extensiones utiliza, en orden de anidación, ([{<ABCDE para abrir y edcba>}]) para cerrar. La estructura de los dos ejemplos de telomerasa (ligeramente variables), en esta notación, es:

 (((.((((......)))))))))).....]]]]]]]]
dibujo 1 CGCGCUGUUUCGCUGACUUUCAGCGGCGA---AAAAUGUCAGCU 50
ALIGN Silencio. detenidamente.
1ymo 1 ---GGGGCUGUUUCGCUGACUUUCAGC--CCCAAACAAAAAA-GUCAGCA 47
((((......)))))))......]]]]]].

Tenga en cuenta que U bulge al final está normalmente presente en el ARN de telomerasa. Se removió en el modelo de solución 1ymo para mejorar la estabilidad del pseudoknot.