RNA secondary structure prediction from multi-aligned sequences

It has been well accepted that the RNA secondary structures of most functional non-coding RNAs (ncRNAs) are closely related to their functions and are conserved during evolution. Hence, prediction of conserved secondary structures from evolutionarily related sequences is one important task in RNA bioinformatics; the methods are useful not only to further functional analyses of ncRNAs but also to improve the accuracy of secondary structure predictions and to find novel functional RNAs from the genome. In this review, I focus on common secondary structure prediction from a given aligned RNA sequence, in which one secondary structure whose length is equal to that of the input alignment is predicted. I systematically review and classify existing tools and algorithms for the problem, by utilizing the information employed in the tools and by adopting a unified viewpoint based on maximum expected gain (MEG) estimators. I believe that this classification will allow a deeper understanding of each tool and provide users with useful information for selecting tools for common secondary structure predictions.Comment: A preprint of an invited review manuscript that will be published in a chapter of the book `Methods in Molecular Biology'. Note that this version of the manuscript may differ from the published versio

SPOT-Seq-RNA: Predicting protein-RNA complex structure and RNA-binding function by fold recognition and binding affinity prediction

RNA-binding proteins (RBPs) play key roles in RNA metabolism and post-transcriptional regulation. Computational methods have been developed separately for prediction of RBPs and RNA-binding residues by machine-learning techniques and prediction of protein-RNA complex structures by rigid or semiflexible structure-to-structure docking. Here, we describe a template-based technique called SPOT-Seq-RNA that integrates prediction of RBPs, RNA-binding residues, and protein-RNA complex structures into a single package. This integration is achieved by combining template-based structure-prediction software, SPARKS X, with binding affinity prediction software, DRNA. This tool yields reasonable sensitivity (46 %) and high precision (84 %) for an independent test set of 215 RBPs and 5,766 non-RBPs. SPOT-Seq-RNA is computationally efficient for genome-scale prediction of RBPs and protein-RNA complex structures. Its application to human genome study has revealed a similar sensitivity and ability to uncover hundreds of novel RBPs beyond simple homology. The online server and downloadable version of SPOT-Seq-RNA are available at http://sparks-lab.org/server/SPOT-Seq-RNA/

Mobile GC-MS devices

Jednym z kierunków rozwoju analizy chemicznej–szczególnie w przypadku zanieczyszczeń środowiska – jest dążenie do wykonywania analiz w miejscach, w których istnieje potrzeba wykrycia substancji chemicznych, ich identyfikacji i oznaczenia ilościowego. Skutkuje to coraz większym zainteresowaniem przyrządami przenośnymi lub przewoźnymi, w których skład wchodzi chromatograf gazowy. Przyrządy mobilne, przeznaczone do stosowania poza laboratorium, charakteryzują się mniejszymi wymiarami i masami niż chromatografy laboratoryjne. Są to przyrządy przystosowane do przewożenia w samochodach lub takie, które może przenosić jedna osoba. W niniejszym przeglądzie opisujemy mobilne przyrządy stanowiące połączenie chromatografu gazowego ze spektrometrem mas. Aby umożliwić wykonywanie analiz za pomocą przyrządów GC-MS w terenie, konieczne jest przystosowanie kolumny chromatograficznej do małych wymiarów przyrządu i do pracy w reżimie szybkiej chromatografii gazowej, zminiaturyzowanie detektorów mas, a także dopasowanie sposobu zaopatrzenia w energię elektryczną oraz gazy nośne do warunków polowych. W pracy tej podano przy- kłady komercyjnie dostępnych mobilnych przyrządów GC-MS wraz z ich zastosowaniami.One of the directions of development of chemical analysis is the pursuit of analysis, especially in the case of environmental pollution, where is a need to detect, identify and quantify chemicals. This results in a growing interest in portable or mobile devices, which include a gas chromatographs. Out-of-laboratory mobile instruments are characterized by smaller dimensions and masses than laboratory chromatographs. These are instruments carried in cars or which can be carried by one person. In this review we describe mobile devices that combine gas chromatograph with mass spectrome- ter. The process of transferring GC-MS analytical capabilities into the field consists of adjusting the chromatographic column to small dimensions of the instrument and working as fast chromatography, miniaturization of mass detectors as well as adjusting the way of supplying electricity and carrier gases to field conditions. This work also presents some examples of commercially available GC-MS mobile devices and their applications

Portable gas chromatographs joint with ion mobility spectrometers for analysis of environmental pollutants

W ostatnich latach w analizie zanieczyszczeń środowiska obserwuje się silną tendencję do prowadzenia analiz w miejscu występowania analitów (on-site). Podejście takie minimalizuje problemy przechowywania i transportu próbek z miejsca ich pobrania do laboratorium stacjonarnego, jak również skraca czas od pobrania próbki do uzyskania wyniku analizy. Obecnie do prowadzenia analiz polowych stosowane są między innymi mobilne urządzenia będące połączeniem chromatografu gazowego ze spektrometrem ruchliwości jonów (ang. Gas Chromatography – Ion Mobility Spectrometry – GC-IMS). Zalety techniki GC-IMS i możliwość jej potencjalnego wykorzystania w urządzeniach przenośnych dostrzeżono już w latach 70. XX wieku. W praktyce połączenie chromatografu gazowego ze spektrometrem IMS nastręczało wiele problemów technicznych. Dopiero wprowadzenie licznych rozwiązań konstrukcyjnych dedykowanych dla GC-IMS oraz miniaturyzacja chromatografów gazowych i spektrometrów ruchliwości jonów, o względnie prostej budowie i małym zużyciu energii, umożliwiły konstrukcję hybrydowych przyrządów przenośnych. Kompaktowe urządzenia są wykorzystywane w miejscach, w których przyrządy stacjonarne nie mają zastosowania, np. w polowych analizach zanieczyszczeń środowiska, sygnalizatorach skażeń bojowymi środkami trującymi czy w sondach kosmicznych. W dziedzinie analitycznych urządzeń przenośnych przyrządy GC-IMS stanowią alternatywę dla urządzeń GC-MS, przewyższając je pod względem mobilności, prostoty konstrukcji oraz niektórych właściwości analitycznych (np. bardzo dobrej wykrywalności). Urządzenia tego typu charakteryzują się jednak niższą selektywnością niż przyrządy GC-MS. W pracy zawarto opis rozwoju mobilnych urządzeń GC-IMS od koncepcji poprzez pierwsze konstrukcje aż do obecnie dostępnych rozwiązań.In the chemical analysis of environmental pollutions there is a strong tendency to perform fast on-site analysis using portable devices. This approach minimizes the problem of sample storage and transport from the place of collection to the stationary laboratory as well as reduces sampling-to-result time. Recently on-site analysis are often performed using mobile devices which are a combination of a gas chromatograph and ion mobility spectrometer (GC-IMS). Advantages of GC-IMS technique and its suitability for application as portable devices has already been noticed in the seventies of the twentieth century. As the first attempts have shown, the combination of a gas chromatograph and IMS detector in one device posed numerous technical issues. The gradual introduction of dedicated design solution and miniaturization of gas chromatographs and ion mobility spectrometers, allowed the construction of portable devices based on the joint technique. Compact devices are used in places where stationary instruments do not fit, e.g.: on-site analysis of environmental pollutions, portable CWA detectors or space probes. In the field of mobile analytical devices GC-IMS technique constitutes an alternative to GC-MS. GC-IMS devices exceeds GC-MS instruments in terms of mobility, simplicity, and some certain analytical characteristics (e.g. significantly lower detection limits). However device based on GC-IMS technique have a much lower selectivity than GC-MS instruments. This study presents an overview of the development of mobile GC-IMS devices from conception through the first constructions to currently available solutions in this domain

Possible strategy to use differential mobility spectrometry in real time applications

Differential Mobility Spectrometry (DMS), also called as FAIMS is a variation of atmospheric pressure ion mobility measurement techniques and is capable of providing information about the electric field - mobility dependence of ions. In this method, a combined electric field is used. This field consists of asymmetric oscillating electric field of high intensity and low static field component. Analytical information in DMS is 2-dimensional dependence of ionic current on oscillating field amplitude and the value of static field intensity. The measurement of DMS signal for whole ranges of both variables is time consuming and also generates lot of data. It is a disadvantage of DMS method, which limits the use of this otherwise powerful technology in real time applications that require a response time of few seconds. This paper presents a way to limit measurement time by heuristic knowledge of the properties of the data space and another method based on the concept of Shannon Entropy to find operating parameters satisfying both separation and signal to noise ratio requirements.publishedVersionPeer reviewe