Заметно сближение боковых стеблей, характерное для L-формы таких молекул.
Компьютерное
моделирование и анализ
биологических систем
Многолетний опыт математического моделирования сложных космологических систем (звездные системы, протопланетные облака), накопленный в нашем Институте, позволил организовать исследования процессов структурообразования макромолекул рибонуклеиновых кислот. Принципиально новым в развитом подходе является моделирование не только структурообразования как отдельного явления, но и процесса рождения макромолекулы в целом. Это включает в себя моделирование механизма возникновения и роста молекулярной цепи во взаимодействии с механизмами структурообразования [163,164]. Полученные результаты не только подтверждают высказанную ранее гипотезу о прерывистости процесса удлинения молекулярной цепи, но и позволяют сделать оценку периода этого процесса.
При построении третичной структуры молекулярная цепь рассматривается как тонкий упругий стержень с поперечными стяжками, соответствующими вторичной структуре. При соответствующем выборе параметров стержня его пространственная форма приближенно описывает пространственную структуру макромолекулы РНК.
Развитый подход существенно повысил качество предсказания вторичных структур.
В Институте изучался ряд математических проблем, связанных с генетическим кодом. Рассматривались последовательности генов и аминокислот (белки), а также оператор преобразования между ними - генетический код. Исследование проводилось для так называемых перекрывающихся генов, когда две аминокислотные последовательности кодируются одним участком ДНК. На основе изучения экспериментальных данных по перекрытиям пар генов была установлена взаимосвязь ряда особенностей наблюдаемых перекрытий с некоторыми свойствами структуры генетического кода. Проведено математическое моделирование полного множества перекрываний пар генов, принадлежащих одной либо двум цепям ДНК. Выявлены все возможности формирования полного набора перекрытий, которые создаются структурой кода. Анализ полученных решений позволил открыть ряд новых, неизвестных ранее свойств генетического кода, которые с неожиданной стороны освещают проблему его происхождения и эволюции [165].
Качество предсказания в зависимости от скорости приращения молекулярной цепи.
Плавный график (A) - средний процент правильно предсказанных связей вторичной структуры. Прерывистый график (B) - средняя доля молекул, у которых вычисленная вторичная структура не менее чем на 50% совпадает с натуральной. В диапазоне скорости роста молекулярной цепи от 20 до 60 нуклеотидов за раз наблюдается заметный рост качества предсказания вторичной структуры. В этом диапазоне, предположительно, лежит величина транскрипционного скачка.