幾種基于核酸序列構建三維結構的工具
幾種基于核酸序列構建三維結構的工具
文/Sobereva@北京科音 2023-Dec-20
之前我在《幾種基于氨基酸序列構建很簡單蛋白質三維結構的工具》（http://www.shanxitv.org/687）中介紹過一些基于氨基酸序列構建簡單蛋白質三維結構的工具，本文將介紹幾種基于核酸序列構建DNA/RNA三維結構的工具，可以用于做分子動力學模擬、分子對接等目的。雖然還有很多其它程序也可以構建，如HyperChem等，但本文提供的這些就已經足夠用了，且都是免費的。這些工具在產生核酸結構時只需要指定一條鏈的序列，從5'端到3'端，對于產生雙鏈結構的情況，另一條鏈的序列總是自動按照規范DNA中標準堿基配對方式自動確定的。這些程序都可以保存成常用的pdb文件格式，并且原子名是規范的。
1 在線工具DNA Sequence to Structure
地址：http://www.scfbio-iitd.res.in/software/drugdesign/bdna.jsp
輸入DNA序列以及DNA結構類型，即可立刻返回產生的pdb結構，例如：
返回的結構用VMD查看：
2 在線工具web.x3dna.org
進入后，選Rebuilding - combination of A-, B-, or C-form DNA models。之后可以輸入DNA序列由幾段構成，比如設了3，點next，若三段內容分別按下面這樣設，那么DNA序列就是AAACCCCGGG，且其中AAA部分是A-DNA形式、CCCC部分是B-DNA形式、GGG部分是C-DNA形式。
提交之后，過一會兒（有可能時間挺長），看到下圖，可以點擊鏈接下載pdb文件
3 AmberTools的NAB
AmberTools程序包可以在http://ambermd.org下載，NAB是AmberTools中的組件，AmberTools裝好后NAB就可以直接用了。最簡單的運行方式為nab test.nab -o test.out，這里test.nab是NAB程序的輸入文件（后綴必須是nab）。NAB就像編譯器一樣會編譯出名為test.out的可執行程序，然后運行./test.out即可使里面的指令生效。
NAB可以用于創建DNA和RNA序列。例如創建一個序列為gcgttaacgc的B-DNA結構，就創建一個文本文件比如叫genDNA.nab，里面寫以下內容
molecule m;
m = fd_helix("abdna","gcgttaacgc","dna" );
putpdb( "sobDNA.pdb", m );
之后運行nab genDNA.nab -o genDNA，當前目錄下就出現了名為genDNA的可執行文件。再輸入./genDNA運行之，當前目錄下就出現了sobDNA.pdb，是我們要的DNA的結構，DNA的骨架順著Z軸。
從上面例子可見fd_helix函數里面跟了三個參數，第一個參數控制產生的核酸類型，第二個參數是序列，第三個參數寫dna就是生成DNA、寫rna就是生成RNA。
4 Gabedit
Gabedit是一個免費的可視化程序，可以在http://gabedit.sourceforge.net下載。啟動后點擊菜單欄Geometry - Draw，然后點右鍵選Build - polyNucleic Acid，之后一邊點擊堿基名字的按鈕，三維結構一邊不斷產生，如下圖所示。可見核酸類型和結構形式都可以自己定義。如果選上Add Counter Ion，產生的核酸結構的磷酸基旁邊還會自動加上Na+作為抗衡離子。構建好后，在圖形窗口上點右鍵選Save as，就可以選擇保存成pdb格式。
5 Avogadro
Avogadro可視化程序可以在http://avogadro.cc免費下載。啟動Avogadro后，點擊菜單欄的Build - Insert - DNA/RNA，就蹦出了如下窗口。然后一邊點擊按鈕輸入核酸序列，一邊圖形窗口里就可以看到生成的核酸結構。DNA和RNA，單鏈和雙鏈，結構形式都可以自由選擇。
