14. RNAfold · RNAeval · RNAplfold — 세 물음에 세 도구 · Dr. Son's mRNA Vaccine Design, First Steps IV

구조를 보는 도구 모음이 ViennaRNA 입니다. 논문이 쓴 것은 셋입니다. 이름이 비슷해서 헷갈리기 쉬운데, 묻는 물음이 다릅니다.

도구	묻는 물음	주는 것
RNAfold	"이 서열은 어떻게 접히나"	MFE · 이차 구조 · 접근성
RNAeval	"내가 정한 이 접힘은 에너지가 얼마인가"	열역학 값
RNAplfold	"이 자리가 짝지어 있을 확률은"	국소 염기쌍 확률

도구를 골라 보세요. 무엇을 넣고 무엇을 받는지, 그리고 언제 쓰는지 나옵니다.

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RNAplfold 는 왜 따로 있나 — 긴 서열의 문제

3819 뉴클레오타이드짜리 서열을 통째로 접으면 앞머리와 꼬리가 짝지었다 같은 답이 나올 수 있습니다. 계산상으로는 가능하지만, 실제 세포에서 그런 먼 짝짓기는 잘 일어나지 않습니다.

RNAfold — 전체를 본다

서열 전체에서 가장 낮은 접힘 하나. 긴 서열에서는 먼 짝짓기가 끼어들 수 있습니다.

RNAplfold — 창으로 본다

일정한 창을 미끄러뜨리며 자리마다 짝지을 확률을 냅니다. 가까운 이웃끼리의 짝짓기만 세므로 긴 mRNA 에 알맞습니다.

그리고 자리마다 확률이 나온다는 점이 중요합니다. "짝지었다/안 지었다" 가 아니라 0 과 1 사이의 값입니다 — 16강에서 이 색을 읽습니다.

자리마다 0~1 사이의 값이 나옵니다. 이 값이 다음 두 강의 바탕입니다.

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# 자리마다 '짝지을 확률' 을 창으로 훑어 본다 - 교육용 대역이다.
# RNAplfold 가 아니다. 국소 창이라는 생각만 흉내 낸다.
import numpy as np

seq = "AUGGCCGGGCGCGCCCUUUAAAGGGCGCGCCCAUGAAACCCGGGUUUCCC"   # 예시 서열
W = 12                                # 창 크기
pair = {"A": "U", "U": "A", "G": "C", "C": "G"}

def can_pair(a, b):
    if pair.get(a) == b:
        return 1.0
    if (a == "G" and b == "U") or (a == "U" and b == "G"):
        return 0.4                     # 흔들림 짝은 약하게 센다
    return 0.0

n = len(seq)
score = np.zeros(n)
for i in range(n):
    lo = max(0, i - W)
    hi = min(n, i + W + 1)
    best = 0.0
    for j in range(lo, hi):
        if abs(i - j) < 4:             # 너무 가까우면 고리를 못 만든다
            continue
        best = max(best, can_pair(seq[i], seq[j]))
    score[i] = best

# GC 이웃이 많으면 더 단단하다고 보정한다 (교육용)
gcw = np.array([1.0 if ch in "GC" else 0.55 for ch in seq])
prob = np.clip(score * gcw, 0, 1)

print("예시 서열 (교육용, 논문의 서열이 아니다)")
print("  " + seq)
print()
print("자리별 짝짓기 확률 대역 (창 %d nt)" % W)
level = ""
for p in prob:
    if p >= 0.8:
        level += "#"                   # 단단히 짝지음
    elif p >= 0.45:
        level += "+"
    else:
        level += "."                   # 열려 있음
print("  " + level)
print("  # 단단함  + 중간  . 열림")
print()
print("평균 짝짓기 확률 %.2f" % prob.mean())
print("열린 자리(0.45 미만) %d 개 / %d" % (int((prob < 0.45).sum()), n))
print()
print("위 값은 교육용 대역이다. RNAplfold 의 출력이 아니다.")

세 도구가 함께 답하는 것

🗺️

전체 지형

RNAfold — 어디가 접히고 얼마나 깊은가

📍

한 자리

RNAplfold — 이 자리가 열려 있나

⚖️

견줌

RNAeval — 내가 정한 두 접힘 중 어느 쪽이 유리한가

가운데 카드가 논문이 CRITICAL STEP 으로 표시한 자리로 이어집니다. 다음 강입니다.

🤔 Check yourself

서열만 주면 접힘을 찾아 주는 도구는?

🤔 Check yourself

긴 mRNA 에서 RNAplfold 를 따로 쓰는 까닭은?

🤔 Check yourself

RNAplfold 가 자리마다 내놓는 값의 모양은?