RNAInSpaceソフトウェア使用時のウイロイドリボザイムの折り畳みの軌跡または正面からのニュースの取得

数ヶ月前、 私は RNAを折り畳むというタスクのおおよその結果について話しました。 三次構造が不明な有機体菊のクロロティック斑入りウイロイドのウイロイドリボザイムNC_003540を崩壊させる必要があることを思い出させてください。



そしてそれが起こった-リボザイムが丸まった!利用可能なすべての水素結合がその中で形成されます



最終状態を見て、猫の下で折り畳みの軌跡を見て、要約します。











その折り畳み経路を見る





免責事項





そして、物理学、化学だけでなく、自宅での生物学も忘れてください...



この折り畳み軌跡を取得したアプローチは、 サイバネティック幾何学的アプローチと呼ばれます。 問題の声明によると、生物学的アプローチとは大きく異なります。 このアプローチでは、タンパク質とRNAの折り畳みの問題は生物学の問題ではなく、物理学、化学、交差点(生物物理学、生化学など)ではないと考えられています。 これは純粋にサイバネティックなタスクです。



なんで? -あなたが尋ねます。



このアプローチは仮定から始まります: タンパク質またはRNAが実際に存在する正しいネイティブ構造を受け入れるためには、水素結合の形成だけでなく、ヌクレオチド原子間のその他の幾何学的相互関係を考慮する必要があります。



この方法での免責事項は、このアプローチではモデルと実際のネイティブ状態の間の同一の対応が保証されないことです。 さらに、このアプローチでは、通信の存在は二次的であり、人工知能の領域の自然知能の存在とほぼ同じです。



それに応じて、解決方法は、一部は人工知能の分野からのサイバネティックです。



現時点では、この方法はゲーム理論の一般的な声明といくつかのヒューリスティックの適用に基づいています。 いくつかのヒューリスティックと正確な方法の発見の組み合わせは、 「2人以上の教師」の問題の概要とAIコミュニティの主観的意見と「 構造的適応と「一般化」の導入の概念 」で概説した「2人の教師の問題」と呼ばれる問題の解決に関連しています。 特定の角度から、この問題は「人工ニューラルネットワークの不変表現の問題」に関連しています。



前の記事を見てみましょう





さて、いくつかの経験の後、対戦相手と私が以前間違っていて不正確だった場所と内容を述べることができます。



1. タンパク質からRNAまで -これは生物学用語の一般的な紹介にすぎず、あまり重要ではなく、議論されていることを理解するには十分です。



2. マット。 基準は、RNAのフォールディングのタスクに固有のニュアンスの一部です。 それはより深い理解のために必要であり、何か自体を崩壊させようとします。 しかし、すでにここで対話が行われ、その本質は単にアプローチの方向性を指し示しています。 この記事では、フィットネス関数を設定するためにどの特性に基づくべきか(およびここで何を噛んだか)について説明しています 。 したがって、生物物理学者は物理的パラメーターから進むのが好きです。 したがって、これは完全に不要です-このタスクに固有の幾何学的条件を記述するのに十分です。 物理的パラメーターを扱うのは非常に高価です。不正確であり、実際の生物学的環境を再現できない不当に複雑な計算です。 セル内の物理的状態を計算することはまったく同じです。人工知能で脳のすべての神経インパルスを計算すると、すべて同じように大きなエラーが発生します。 それでも、1つのコーナーを0.1度回転すると別の角度回転できるという評価が与えられていますが、これは十分に0.2度明らかになっています。



3. チェーンのターン数を減らす方法は? -最小化問題を解決するための現在のアプローチは、ここで説明/批判されています。 物理的条件の計算にエラーがあるだけでなく、モンテカルロ法、または最良の場合はアニーリングによって何が起こったかを調べていることも示されています。 これは、誤って移動してチェスをするのと同じです。 また、Rhiju DasとDavid Bakerのより現代的なアプローチについても説明していますが、残念ながら、これは冗長で計算が難しいと言えます。



4. 一本鎖RNAのフォールディングの評価方法は? -ここで、私たちによって明らかにされた幾何学的特徴が組み合わされて、フィットネス関数が作成されます。



5. 対戦相手の有無にかかわらずゲームでメソッドを最適化すること制限 —ランダム性を使用して新しい状態を検索する多くのメソッドがこのタスクに適さない理由の明確な説明。



6. 1つの基本的な問題 -ここでは、このタスクで「2人の教師を教える」問題の説明に最初に触れます。 また、「逆運動学」(ロボット工学の関節の計算に使用される)を使用する可能性についても議論しましたが、これはすべて非常に遅いです。 したがって、開発された方法は、RNAフォールディングの問題だけでなく、ロボット工学の分野の問題の解決策を改善するためにも適用できます。 ちなみに、折り畳みは、2つのヌクレオチドが接触する個々のケースで「車を駐車する」という問題を解決することに似ています。



7. マルチヘリカルRNAのフォールディングの概要 -ヘリックスがフォールディングしやすく、2つが難しい理由を理解するための基礎。 正しいモデルの基本は次のとおりです。



8. RNAInSpace-宇宙でのRNAの半自動構築用ソフトウェア -良いデモではありません



9. 1つのリエンジニアリングまたはRNAInSpace v.1.3の履歴。 デモ -良いデモ。 基本をお試しください! 私はほとんどフィードバックがありません:)ヘルプ...



10. 折りたたみによる生体計算。 繰り返しになりますが、結果として生じる折りたたみモデルについてのわかりやすい言葉では、 ここで説明する折りたたみモデル はfalseです。 まあ、まったくそうではない-しかし、まだ。 これはチェックされたばかりで、ここに一連のナンセンスがあることがわかりました。



しかし、いわゆるスタッキング相互作用がまだあります。したがって、RNAが徐々に現れる場合、最初の水素結合が形成される前に、少なくとも20ヌクレオチドが現れる必要があります...開始位置





最初の位置は混andとしている必要があります。 スタッキングは、水素結合がない特定の場所でのみ重要です。 一般に、積み重ねは単なる追加の幾何学的関係です。



機能とは何ですか?



私がなんとか崩壊した理由は3つありますが、それまではできませんでした。



1.個々のスパイラルの折り畳み速度をわずか数時間に増やしました(前日と比較)。 一連の理由の結果:Rhiju Dasは、ベースから角度が選択されるとアプローチを放棄し、現在の位置から±5度付近でのみ検索しました。 最初に10度単位で検索を実行し、次に0.2度単位で検索することが重要です。 前に使用した0.1度のステップは浅く、冗長です。 メインチェーンの6つの角度とサイドの1つの角度を変更するだけで十分です。 糖構造の変化は除外されます。



2.手動で角度を変更します。 ここで重要なのは、「微妙な」動きを手動で行うことが非常に難しいことです。つまり、 水素結合を手動で形成することは現実的ではありません。 しかし、1つの生物学的瞬間がありました-このリボザイムは2つの部分に自己切断します。 そして、これはまさに折畳み軌跡が一時的に示したものであり、折畳み時には「両端を横断する」必要があり、まるで切断のようにモデリングします。 また、別の非生物学的な理由で手動で介入しました。 禁止状態から抜け出すためのプログラムはまだありません-許容できない共有結合が形成されたとき(言い換えると、原子が衝突すると、許容できない距離に近づきます)。 したがって、手動で終了します。 しかし、そのような手動の介入は、自動移動20,000回あたり10回という比較的少数です。 確かに、自動検索の方向を制御するには100回必要です。



3.最後の段階では、鎖の一部に禁止された共有結合の形成が必要であることが重要です。 これはモデリングの問題です-計算されたモーションパスには弾性衝突がないため、衝突の計算には非常にコストがかかります。 したがって、一部の部品を折り畳んでいる間、他の部品の衝突は無視できます。



次は?





主なものは、説明されているアプローチです(急いで言えば、すぐにお知らせしたいので、さらに詳細な説明にうんざりしていました)。 これは小さいですが、成果です。 このような自動化は誰も行っていません。これは実際には単純であり、まだ完全には自動化されていません。 最大の近似は科学ゲームFoldItにありますが、崩壊するためにすべてがはるかに複雑です。



次に、 tRNAをテストすると思います-かなり複雑な組み合わせの3つのヘリックスが既にあります。



PS混乱をおaびします...



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