Fold — это биоинформатический сервер и программный пакет для предсказания вторичной структуры нуклеиновых кислот, в первую очередь РНК и ДНК, на основе минимизации свободной энергии. Инструмент использует термодинамические модели для расчёта наиболее стабильных структур в заданных условиях, включая стандартные наборы параметров стэкинга пар, энтальпию и энтропию образования спаренных участков. Fold применяется в фундаментальных исследованиях по структуре и функции нуклеиновых кислот, при проектировании молекул для лабораторных экспериментов и в образовательных задачах по молекулярной биологии.
Развитие подобных программ опирается на накопленные эмпирические параметры и алгоритмические подходы к поиску глобального минимума свободной энергии для заданной последовательности. Fold обычно поддерживает работу с ограничениями на спаривание (например, фиксированные пары, запрет на определённые контакты), учёт температурных условий и ионной силы раствора. В случаях, когда документированных сведений о конкретной реализации Fold недостаточно, описание ниже содержит типичные функции и сценарии использования, общие для серверов предсказания вторичной структуры нуклеиновых кислот.
- Предсказание минимальной свободной энергии (MFE): расчёт структуры с минимальным значением свободной энергии для заданной нуклеотидной последовательности.
- Поддержка ограничений: задание обязательных и запрещённых пар, фиксирование участков в одноцепочечном или двуцепочечном состоянии для моделирования экспериментальных данных или проектирования.
- Термодинамические параметры: использование наборов параметров для разных типов нуклеиновых кислот и условий (температура, ионная сила), позволяющее корректировать расчёты под экспериментальные условия.
- Анализ альтернативных структур: генерация субоптимальных структур и их сравнительная оценка по энергии, что важно для оценки пластичности конформационного пространства.
- Масштабируемость и пакетная обработка: поддержка обработки множества последовательностей и интеграции в конвейеры анализа данных.
- Выходные форматы: текстовые описания структуры в нотациях типа точек-скобок, списки пар нуклеотидов и энергетические характеристики для дальнейшей визуализации и анализа.
- Интерфейс и интеграция: веб-интерфейс или командная строка для удобства пользователя, а также возможность включения в более крупные биоинформатические пайплайны.
- Применение в проектировании: использование при синтетической биологии и дизайне РНК/ДНК для предсказания стабильности и проверки целевых структур.