Набор программ NUPACK (Nucleic Acid Package) представляет собой развивающийся программный комплекс для анализа и проектирования структур, устройств и систем на основе нуклеиновых кислот. Разработанный в лаборатории Ниласа Пирса в Калифорнийском технологическом институте, NUPACK ориентирован на исследователей в области молекулярного программирования, синтетической биологии и нанотехнологий с использованием ДНК и РНК.
Основной особенностью NUPACK является способность моделировать взаимодействие множества одноцепочечных молекул, что позволяет учитывать эффекты концентрации и взаимодействия между различными видами цепочек в растворе. Это делает NUPACK особенно полезным для анализа сложных молекулярных систем, таких как молекулярные машины, сенсоры и логические схемы на основе нуклеиновых кислот.
- Термодинамический анализ: вычисление функции разделения, минимальной свободной энергии (MFE), вероятностей паросочетания и равновесных концентраций для комплексов из нескольких взаимодействующих цепочек, исключая псевдовузлы.
- Проектирование последовательностей: оптимизация последовательностей нуклеиновых кислот для достижения заданной вторичной структуры при равновесии, минимизируя дефект ансамбля.
- Утилиты для визуализации: отображение и аннотирование вторичных структур, включая динамическое редактирование и автоматическое расположение элементов структуры.
- Поддержка различных концентраций: возможность учета различных концентраций Na+ и Mg++ для более точного моделирования условий раствора.
- Поддержка псевдовузлов: возможность анализа некоторых типов псевдовузлов, ограниченная только для одиночных молекул РНК.
- Масштабируемость: использование параллельных вычислений и динамическое масштабирование для обработки больших комплексов.
- Доступность: возможность использования через веб-приложение на сайте nupack.org или локально с помощью Python-модуля.
- Поддержка научных исследований: финансирование разработки со стороны Национального научного фонда США и Института Бекмана при Калифорнийском технологическом институте.