可能是出图最美的核酸二级结构预测工具—科研工具箱

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今天为大家介绍一款预测和展示核酸(RNA和DNA)二级结构的在线工具。

 

其实早在去年9月份就有规划做这样一期教程,一年来一直没能找到一款出图“不丑”的工具,直到上周遇到了Mfold,看了首页的结构图后我心底就冒出一个声音:终于等到你!

 

Mfold 其实是计算分子生物学中最古老的在线工具之一,自1995年在华盛顿大学医学院上线以来持续工作至今。2003年7月在Nucleic Acids Research上发表的一篇介绍Mfold的文章已被引用了10520次。

 

图片[1]-可能是出图最美的核酸二级结构预测工具—科研工具箱-叨客学习资料网

我们一起看下别人家的文章是怎么用Mfold出图的吧。

 

图片[2]-可能是出图最美的核酸二级结构预测工具—科研工具箱-叨客学习资料网

(Molecular Therapy-Nucleic Acids,2013)

 

图片[3]-可能是出图最美的核酸二级结构预测工具—科研工具箱-叨客学习资料网

(Nature biotechnology,2013)

 

好啦,下面就开始看下如何使用Mfold吧。

 

数据准备

首先,打开Mfold的工具页面(旧网址:http://unafold.rna.albany.edu/?q=mfold),新网址:

图片[4]-可能是出图最美的核酸二级结构预测工具—科研工具箱-叨客学习资料网

 

点左侧窗口的RNA Folding Form,进入RNA二级结构预测窗口。将单条RNA序列复制粘贴到序列框中,记得为序列命名,点Format Sequence按钮可清楚查看序列的长度,后面的两个按钮用来去除序列中的其他“字母”,比如“N”。

图片[5]-可能是出图最美的核酸二级结构预测工具—科研工具箱-叨客学习资料网

这里用的RNA序列为第一个示例文章中A15的序列(Molecular Therapy-NucleicAcids,2013)。为了方便大家练习,我把A15和A09的序列复制粘贴到这里,如下:

 

>Aptamer A15

GGGAGGACGAUGCGGCGUAUUGCGCGAGGAUUAUCCGCUCAUCGUUGUUGUUGUGCAGACGACUCGCCCGA

 

>Aptamer A09

GGGAGGACGAUGCGGCGUAUUGCGCGAGGUUAUCCGCUCAUCGUUGUUGUUGUGCAGACGACUCGCCCGA

 

参数调整

 

一般情况下,生信软件的参数设置最简单的,因为大多数情况下“默认设置”是最佳的选择。对于Mfold来说其实也这样的,它会根据你提交的序列长度自动匹配相应的参数。不过,我这里还是会给大家介绍一些我觉得比较重要的参数。在此之前,我们先看下RNA的二级结构相关的一些术语,如下图。

 

图片[6]-可能是出图最美的核酸二级结构预测工具—科研工具箱-叨客学习资料网

RNA的二级结构

 

看完上图,接下来的参数设置就容易理解多了。比如下面的控制窗口,在窗口中输入“ F 7 0 5 ”表示强制序列的第7~11个碱基形成双链,当然这样做的前提是你已经有确定证据。

 

图片[7]-可能是出图最美的核酸二级结构预测工具—科研工具箱-叨客学习资料网

下面的这些关于算法的参数也保持默认就好,大家如果感兴趣可以点击蓝字查看每个参数的详细解释。

 

图片[8]-可能是出图最美的核酸二级结构预测工具—科研工具箱-叨客学习资料网

接下来是关于结构图的设置,保持默认就好,如果是批处理,可填写自己的邮箱。大多参数在结果窗口还可以接着调整,直接点Fold RNA提交任务。

 

图片[9]-可能是出图最美的核酸二级结构预测工具—科研工具箱-叨客学习资料网

 

图片导出

 

预测的结果会出现在新窗口中,如下图,关于dot plot 和 circular plot 这里不做展开,我们只需点击相应的文件格式,就可进入结构文件调整窗口,比如这里点jpg(你也可以保存为“.ct”格式,用其他RNA二级结构可视化软件编辑)。

 

图片[10]-可能是出图最美的核酸二级结构预测工具—科研工具箱-叨客学习资料网

接下来可以对结构图进行自定义调整,比如这里的注释方式选Hilight,在Hilight regions添加着色的碱基范围,如下图,点一下图片,图片会自动刷新。初学者可选一个参数,点一下图片,这样就可以看到每个参数的效果,这一点非常赞。如果没反应,注意查看你的浏览器是否阻止窗口弹出。

 

图片[11]-可能是出图最美的核酸二级结构预测工具—科研工具箱-叨客学习资料网

自定义的着色效果如下:

 

图片[12]-可能是出图最美的核酸二级结构预测工具—科研工具箱-叨客学习资料网

 

如果要下载pdf格式的图片,可将Structure format选择成PDF,点击图片就会弹出一个新窗口,接下来就可以像下文献一样把图片下载下来了。

 

图片[13]-可能是出图最美的核酸二级结构预测工具—科研工具箱-叨客学习资料网

 

只要拿到PDF格式的图片就可以用矢量图编辑软件比如Illustrator(Ai)做更精细的调整、美化,甚至绘制出那篇NB文章中的(示例2)组合图。

 

今天的内容就到这里啦~

 

参考文献:

 

Zuker, M. (2003). Mfold web server fornucleic acid folding and hybridization prediction. Nucleic acids research,31(13), 3406-3415.

Cheng, C., Chen, Y. H., Lennox, K. A.,Behlke, M. A., & Davidson, B. L. (2013). In vivo SELEX for identificationof brain-penetrating aptamers. Molecular Therapy-Nucleic Acids, 2.

Hwang, W. Y., Fu, Y., Reyon, D., Maeder, M.L., Tsai, S. Q., Sander, J. D., … & Joung, J. K. (2013). Efficient invivo genome editing using RNA-guided nucleases. Nature biotechnology, 31(3),227.

 

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