Titelaufnahme

Titel
Berechnung der Differenz der Gibb’schen freien Energie der ungefaltenen und gefaltenen Konformation eines RNA Moleküls
Weitere Titel
Calculation of the Gibbs free energy difference between the unfolded and folded conformation of an RNA molecule
VerfasserSchröfl, Lucas
GutachterNuzzo, Angelo ; Graf, Alexandra
Erschienen2017
Datum der AbgabeJuni 2017
SpracheDeutsch
DokumenttypBachelorarbeit
Schlagwörter (DE)Motive / Domaine / Gibbs-Energie / freie Enthalpie / Ribonukleinsäure / Desoxyribonukleinsäure
Schlagwörter (EN)Motif / Domain / Gibbs free energy / Free enthalpy / Ribonucleic acid / Desoxyribonucleic acid / Nearest neighbor energy parameters
Zugriffsbeschränkung
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

In allen uns bekannten lebenden Organsimen nehmen RNA Moleküle Schlüsselrollen ein

und haben ein breites Spektrum an Funktionen. In der Geschichte der Mikrobiologie hat

sich die Rolle der RNA als Molekül welches ausschließlich in der Translation eine Rolle

spielt, zu einer Schlüsselrolle in vielen verschiedenen Prozessen entwickelt, und wird als

Indikator für die Komplexizität eines Organsimus angesehen.

Trotz der Eingrenzung der Varianz eines Poligonukleotides auf 4 verschiedene Nukleide,

sind RNA Stränge, aufgrund der Variabilität ihrer Konformation, fähig viele verschiedene

Aufgabenstellungen zu erfüllen. Die Funktion eines RNA Moleküls ist immer durch seine

tertiär (oder falls vorhanden quartiär) Struktur vorgegeben. Der Annahme folgend, dass

RNA Faltung ausschließlich durch die Gesetzte der Thermodynamik bestimmt wird,

können wir jede teriäre Struktur auf eine bestimmte Sekundärstruktur zurückführen,

welche wir wiederrum auf eine bestimmte Primärstruktur zurückführen können. Im

Grunde sollte es daher in der Theorie möglich sein, jeden Mechanismus diverser RNA

Strukturen auf eine bestimmte Abfolge von Adenin, Cytosin, Uracil und Guanin

zurückverfolgen zu können.

Meine Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Berechnung der Gibb‘schen freien Energie

von einsträngigen RNA Molekülen mit bekannter Sequenz und bekannter

Sekundärstruktur. Genauer gesagt berechnet mein programmierter Algorithmus die

Differenz der Gibb‘schen freien Energie zwischen ungefaltenen RNA Strängen und

gefaltenen RNA Strängen. Ich verwende nearest neighbor energy – Parameter,

aufgestellt 2004 durch die Turner Group, welche die Energiewerte durch Schmelzung

der Sekundärstruktur bestimmten. My Berechnung setzt voraus, dass die Faltung der

RNA Struktur ausschließlich durch die Thermodynamik bestimmt wird, andere Einflüsse

auf den Wert der freien Enthalpy werden vernachlässigt.

Zusammenfassung (Englisch)

RNA molecules play key roles in every known living organism, operating in a very wide

spectrum of functions. The nucleic acid has changed its role from being a molecule

exclusively working in the process of translation, to a major key in various biological

processes, and can be regarded as an indicator for the complexity of any organism as

well.

The variety of RNA poligonucleotides is limited to 4 different nucleids, nevertheless RNA

strands are potent to achieve various tasks due to their variability regarding their

conformation. The task of any RNA molecule is always determined by its tertiary (and if

existing quartinary) structure. Underlying the approximation that RNA folding is dictated

by the laws of thermodynamics only, the tertiary structure depends on the secondary

structure, which again is determined by the primary structure. On the bottom line

theoretically we should be able to trace down every mechanism of RNA molecules to a

specific sequence of the nucleotides Adenine, Cytosine, Uracile, and Guanine.

My bachelor thesis concerns about the calculation of the Gibbs free energy for

singlestrand RNA molecules with known sequence and known secondary conformation.

My computed algorithm calculates the difference of the Gibbs free energy between the

folded strand and the completely unfolded strand to be more accurate. I use nearest

neighbor energy parameters for my calculation, determined by the Turner group (2004)

through secondary structure melting. My computation assumes, just like every RNA

folding prediction programm, that RNA folding is determined by the laws of

thermodynamics only and doesn‘t take any other influences on the folding process or the

free energy value of the molecule in account.