भाग संख्या ५ फोल्डिंग बायो-कैलकुलेशन। एक मौलिक समस्या

इस लेख में, हम इस बात पर ध्यान देंगे कि आरएनए में एकल हेलिक्स को कैसे मोड़ना है। समझने के लिए, आपको प्रोटीन से आरएनए , मैट तक पिछले सभी हिस्सों को पढ़ने की आवश्यकता है । मापदंड श्रृंखला के घुमावों की संख्या को कैसे कम करें? एकल-फंसे आरएनए के तह का मूल्यांकन कैसे करें? , विरोधी के साथ और बिना खेल में अनुकूलन विधियों की सीमा । यदि पहले हमारे लिए सब कुछ सुचारू रूप से चला, तो यहां हमें एक गंभीर समस्या का सामना करना पड़ेगा। क्या कोई मुझे बता सकता है कि इसे कैसे हल किया जाए।



आइए हम राइबोज़ीम की माध्यमिक संरचना के ड्राइंग को दोहराएं जिसे हम मोड़ेंगे।



यहां हम सर्पिल एल 1 पर ध्यान देते हैं। पिछले भाग में, हमने एक जोड़ी न्यूक्लियोटाइड्स के बीच हाइड्रोजन बॉन्ड बनाने के उद्देश्य उद्देश्य को पेश किया (चलो इसे एफ (एक्सवाई) कहते हैं, जहां एक्सवाई न्यूक्लियोटाइड की जोड़ी है)। यहां हमें छह के रूप में कई बनाने की जरूरत है: न्यूक्लियोटाइड्स के बीच 14-22, 13-23, 12-24, 11-25, 10-26, 9-27। जब हम उन्हें बनाते हैं, तो आरएनए श्रृंखला अपने आप से एक सर्पिल में जुड़ जाती है -> यह हाइड्रोजन बांड बनाने वाले परमाणुओं की ज्यामितीय व्यवस्था है।

ऐसा लगता है कि हम निम्नलिखित उद्देश्य फ़ंक्शन को ले सकते हैं और उपयोग कर सकते हैं:

Fo = F (14-22) + F (13-23) + F (12-24) + F (11-25) + F (10-26) + F (9-27)

लेकिन यह पता चला है कि सर्पिल के अंत में बांड, अर्थात। न्यूक्लियोटाइड्स के बीच 10-26, 9-27 तेजी से बनेंगे। क्यों? खैर, सामान्य तौर पर, यह स्पष्ट है कि श्रृंखला की लंबाई छोरों के लिए लंबी है, डॉक करने के लिए अधिक अवसर हैं, आवश्यक घुमावों को तेजी से खोजने की संभावना अधिक है।

लेकिन इसमें क्या बाधा है? तथ्य यह है कि जैसे ही एक हाइड्रोजन बंधन बनता है, परमाणु इतने करीब आ जाते हैं कि फिर उनके लिए एक मोड़ ढूंढना इतना मुश्किल हो जाता है कि इसके विपरीत वे एक दूसरे से दूर चले जाते हैं - टकराव की उच्च संभावना है। और यह भौतिकी नहीं है - यह उन प्रतिबंधों में ज्यामिति है जिनके बारे में मैंने पहले लिखा था।

इसलिए, यदि 10-26, 9-27 के बॉन्ड लगभग बन चुके थे, तो इस शर्त के तहत "इन बॉन्ड को न तोड़ें", और हमारा उद्देश्य फ़ंक्शन यह मानता है, यह चेन की शुरुआत में बॉन्ड बनाने की संभावना को लगभग कम कर देता है, अर्थात। न्यूक्लियोटाइड्स के बीच 14-22, 13-23।

बेशक, यह गणना के कारण है, और प्रकृति के लिए नहीं। प्रकृति में सब कुछ अच्छा है।

लेकिन चेन कैसे घूमती है। फोल्डिट गेम में - ऐसा अवसर है - पुनर्निर्माण उपकरण (वीडियो देखें, यह स्पष्ट हो जाएगा कि यह क्या है)। वह श्रृंखला के अंत को ठीक करता है, और न्यूक्लियोटाइड को घुमाने के लिए शुरू करता है। इसके अलावा, अगर हम कहते हैं कि हम 18 न्यूक्लियोटाइड को घुमाते हैं, तो 1-17 तक के सभी न्यूक्लियोटाइड गतिहीन रहते हैं। लेकिन 18 न्यूक्लियोटाइड को चालू करने के बाद निश्चित रूप से बाकी सभी की स्थिति बदल जाएगी, अर्थात्। 19-61। इसके अलावा, आगे वे 18 वीं से हैं, वे अपने स्थान को बदल देंगे।

इसलिए, यदि हमने 9-27 से एक बॉन्ड बनाया है, और हम 14-22 से एक बॉन्ड बनाना चाहते हैं, तो यह लूप 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 के अंदर के घुमावों से प्रभावित होता है ... मान लीजिए कि 18 न्यूक्लियोटाइड में X का घूमना लक्ष्य फ़ंक्शन को कम कर देता है। एफ (14-22), लेकिन एक ही समय में यह कनेक्शन 9-27 को तोड़ता है, और उद्देश्य फ़ंक्शन एफ (9-27) बहुत बढ़ जाता है। यह स्पष्ट है कि सामान्य उद्देश्य फलन के साथ हम कभी भी ऐसा मोड़ नहीं लेंगे, जिसका अर्थ है कि हम अभीष्ट लक्ष्य की ओर नहीं बढ़ पाएंगे।

गेम फोल्डिट में न्यूक्लियोटाइड्स को फ्रीज करने का ऐसा मौका है। और फिर पुनर्निर्माण उपकरण केवल गैर-जमे हुए न्यूक्लियोटाइड्स की श्रृंखला को घुमाता है (यह ऊपर वीडियो में देखा गया है)। उदाहरण के लिए, यह न्यूक्लियोटाइड्स को 9-27 फ्रीज कर सकता है, अर्थात। जहां हमने एक संबंध बनाया, और उन्हें स्थानांतरित किए बिना अंक 9 - 27 के बीच अंदर घुमाएं। वह यह कैसे करता है? कृपया मुझे बताओ।

मैं ऑब्जेक्टिव फंक्शन F बदलकर इस समस्या से बाहर निकला। यह स्लाइड पर दिखाई देता है।



विचार बहुत सरल है - संपीड़न अनुपात को नियंत्रित करने के लिए जो हाइड्रोजन बॉन्ड के जोड़े को शुरुआत में और बाद में बनने की आवश्यकता है। गुणांक = 1 के साथ, यह फ़ंक्शन फ़ॉ के समान योग में बदल जाता है।

यह सर्पिल की तह में बहुत सुधार करता है। लेकिन अभी भी लूप हो सकते हैं, खासकर कम दूरी पर। फिर आपको कनेक्शन को तोड़ने और प्रक्रिया को दोहराने के लिए संपीड़न अनुपात, एक या दूसरे तरीके को बदलना होगा। यह पहले से ही मैन्युअल रूप से किया जा रहा है, और इसे स्वचालित करना असंभव है।

युपीडी। फोल्डिंग राइबोजाइम के 3 चित्र के साथ टिप्पणियों में एक महत्वपूर्ण अतिरिक्त नीचे देखें।