مترجم الحمض النووي إلى بروتين - محوّل الكودونات والأحماض الأمينية
ترجم تسلسل DNA أو RNA إلى تسلسل أحماض أمينية باستخدام الشيفرة الوراثية القياسية. اختر إطار قراءة وشاهد ترجمة كل كودون.
مترجم الحمض النووي إلى بروتين
أدخل تسلسل حمض نووي DNA أو RNA. استخدم القواعد A وC وG وT. تُقرأ U على أنها T. تُتجاهل المسافات وفواصل الأسطر والأرقام. تستخدم الترجمة الشيفرة الوراثية القياسية (جدول NCBI رقم 1).
بدء الترجمة عند أول ATG في إطار القراءة هذا، بالطريقة نفسها التي يبدأ بها الريبوسوم قراءة إطار قراءة مفتوح، بدلًا من بداية الإطار نفسه.
التوثيق
مترجم الحمض النووي إلى بروتين يحوّل تسلسل DNA أو RNA إلى سلسلة الأحماض الأمينية التي يُشفّرها، باستخدام الشيفرة الوراثية القياسية. يقرأ التسلسل ثلاث قواعد في كل مرة، ويبحث عن كل ثلاثية في جدول ثابت من 64 كودونًا.
كيف تعمل الترجمة
يُكتب الجين بأربعة حروف: A وC وG وT (أو U في RNA). تقرأ الخلايا هذه الحروف في مجموعات غير متداخلة من ثلاثة حروف تُسمى كودونات. يمثّل كل كودون حمضًا أمينيًا واحدًا، أو إشارة توقف تُنهي السلسلة.
تنظّف هذه الأداة الإدخال أولًا. تحوّل الحروف الصغيرة إلى كبيرة، وتحذف المسافات وفواصل الأسطر والأرقام، وتستبدل كل U بـT، لأن اليوراسيل في RNA يقترن بالكودون نفسه الذي يقترن به الثايمين في DNA. ثم ترفض أي حرف ليس A أو C أو G أو T، مثل رموز الغموض كـN، بحيث لا يُترجم أي تسلسل بشكل خاطئ من دون تنبيه.
الشيفرة الوراثية القياسية
تستخدم الأداة جدول NCBI للترجمة رقم 1، المعروف بـ"الشيفرة القياسية"، وهي الشيفرة الوراثية التي تستخدمها معظم الكائنات الحية، بما فيها الإنسان. يُخصَّص كل كودون من الكودونات الـ64 الممكنة لأحد الأحماض الأمينية العشرين، أو لإشارة توقف.
هناك ثلاثة كودونات توقف: TAA وTAG وTGA. لا يُشفّر أيٌّ منها حمضًا أمينيًا. عندما تصل الأداة إلى أحدها، تُنهي الترجمة عند تلك النقطة. لا يُضاف كودون التوقف نفسه إلى البروتين، وتُتجاهل أي قواعد بعده.
يُشفّر الكودون ATG الحمض الأميني الميثيونين (Met، M). في معظم الكائنات الحية، يعمل ATG أيضًا كودون بدء، وهو الكودون الذي يبدأ عنده الريبوسوم قراءة الجين.
أطر القراءة
يمكن قراءة تسلسل DNA بثلاث طرق مختلفة، تُسمى أطر القراءة، حسب القاعدة التي تبدأ العدّ منها:
- يبدأ الإطار 1 من القاعدة الأولى.
- يبدأ الإطار 2 من القاعدة الثانية، متجاوزًا الأولى.
- يبدأ الإطار 3 من القاعدة الثالثة، متجاوزًا الأوليين.
يؤدي تحريك الإطار قاعدة واحدة فقط إلى تغيير كل كودون بعدها، لذا يمكن للتسلسل نفسه أن يُنتج ثلاث سلاسل أحماض أمينية مختلفة تمامًا. عادةً ما يكون إطار واحد فقط هو إطار الترميز الحقيقي للجين.
البحث عن أول كودون بدء
بشكل افتراضي، تترجم الأداة بدءًا من القاعدة الأولى للإطار المختار، أيًّا كان ذلك الكودون. يطابق هذا الطريقة التي عملت بها الأداة دائمًا، وهو مفيد لترجمة تسلسل تعرف مسبقًا أنه ضمن الإطار من الموضع الأول.
يغيّر إعداد "البحث عن أول كودون بدء" الاختياري نقطة بدء الترجمة، لا طريقة الترجمة نفسها. عند تفعيله، تبحث الأداة على طول الإطار المختار عن أول كودون ATG وتبدأ الترجمة منه، متجاوزةً أي قواعد قبله. يحاكي هذا الطريقة التي يجد بها الريبوسوم بداية إطار قراءة مفتوح (ORF)، بدلًا من الترجمة من نقطة عشوائية في تسلسل أطول. إذا لم يوجد ATG في ذلك الإطار، تُبلغ الأداة بعدم العثور على كودون بدء بدلًا من التخمين.
يعيد إيقاف هذا الإعداد السلوك الأصلي: الترجمة من بداية الإطار نفسه.
كيفية حساب ترجمة DNA إلى بروتين
- أدخل تسلسل DNA أو RNA. تُتجاهل المسافات وفواصل الأسطر والأرقام والرموز على طراز FASTA تلقائيًا.
- اختر إطار قراءة: 1 أو 2 أو 3.
- فعّل اختياريًا "البحث عن أول كودون بدء" لبدء الترجمة عند أول ATG ضمن الإطار بدلًا من بداية الإطار.
- تقرأ الأداة التسلسل ثلاث قواعد في كل مرة، وتبحث عن كل كودون في الشيفرة الوراثية القياسية، وتتوقف عند أول كودون توقف.
- النتيجة هي تسلسل البروتين، مكتوبًا برموز الأحماض الأمينية أحادية الحرف، مع تفصيل لكل كودون على حدة.
مثال محلول
التسلسل: ATGGCCTAA، إطار القراءة 1، مع إيقاف البحث عن كودون البدء.
| الموضع | الكودون | الحمض الأميني |
|---|---|---|
| 1 | ATG | Met (M) |
| 2 | GCC | Ala (A) |
| 3 | TAA | توقف |
البروتين هو MA. تتوقف الترجمة عند TAA، لذا لا يُقرأ شيء بعده.
والآن خذ تسلسلًا أطول، CCCATGGCCTAA، في الإطار 1. مع إيقاف البحث، تقرأ الأداة من القاعدة الأولى: CCC (Pro)، ATG (Met)، GCC (Ala)، ثم TAA (توقف)، لتُنتج البروتين PMA. مع تفعيل البحث، تتجاوز الأداة CCC، وتبدأ عند أول ATG، وتقرأ ATG (Met)، GCC (Ala)، ثم TAA (توقف)، لتُنتج البروتين MA. كلاهما مخرجان صحيحان للتسلسل نفسه؛ يجيبان عن سؤالين مختلفين، أحدهما يقرأ كل شيء في الإطار، والآخر يقرأ فقط إطار القراءة المفتوح الذي يبدأ عند ATG.
الأسئلة الشائعة
ما هو الكودون؟
الكودون مجموعة من ثلاث قواعد DNA أو RNA. يمثّل كل كودون من الكودونات الـ64 الممكنة حمضًا أمينيًا واحدًا أو إشارة توقف، وفق الشيفرة الوراثية القياسية.
لماذا تتوقف الترجمة عند كودون التوقف؟
لا تُشفّر TAA وTAG وTGA حمضًا أمينيًا. إنها إشارات توقف. يُطلق الريبوسوم الذي يقرأ جينًا حقيقيًا سلسلة البروتين المكتملة عند تلك النقطة، لذا تفعل الأداة الشيء نفسه وتتجاهل أي قواعد بعدها.
ما هو إطار القراءة، ولماذا يهم؟
هو نقطة البداية المستخدمة لتقسيم تسلسل إلى كودونات. البدء بعد قاعدة أو قاعدتين يغيّر كل كودون يليه، لذا يمكن قراءة DNA نفسه بثلاث طرق مختلفة، عادةً ما يكون واحد منها فقط تسلسل الترميز الحقيقي.
ماذا يغيّر "البحث عن أول كودون بدء"؟
يغيّر نقطة بدء الترجمة، لا الشيفرة الوراثية المستخدمة. عند تفعيله، تتجاوز الأداة إلى أول ATG في الإطار المختار وتترجم منه، بالطريقة نفسها التي يبدأ بها الريبوسوم عند كودون بدء. عند إيقافه، تبدأ الترجمة من القاعدة الأولى للإطار.
هل يمكنني لصق تسلسل RNA؟
نعم. تعامل الأداة U مثل T تمامًا، لأن اليوراسيل في RNA والثايمين في DNA يقترنان بالمعنى نفسه للكودون. تُقبل الحروف الكبيرة والصغيرة كلتاهما.
ماذا يحدث إذا كان تسلسلي يحتوي على حروف غير A أو C أو G أو T أو U؟
تُشير الأداة إلى الحروف غير الصالحة ولا تترجم التسلسل. يشمل ذلك رموز الغموض مثل N، الشائعة في بيانات التسلسل منخفضة الجودة لكنها ليست مدخلات صالحة للترجمة.
ماذا لو لم يكن طول التسلسل من مضاعفات ثلاثة؟
تترجم الأداة كل كودون كامل يمكنها ترجمته، وتُبلغ عن القاعدة أو القاعدتين المتبقيتين بشكل منفصل، من دون تخمين ما قد تُشفّرانه.