Преводач от ДНК в протеин - конвертор на кодони и аминокиселини
Преведете ДНК или РНК последователност в аминокиселинна последователност чрез стандартния генетичен код. Изберете рамка на четене и вижте превода на всеки кодон.
Преводач от ДНК в протеин
Въведете ДНК или РНК последователност. Използвайте базите A, C, G и T. U се чете като T. Интервалите, новите редове и числата се игнорират. Преводът използва стандартния генетичен код (таблица 1 на NCBI).
Започва превода от първия ATG в тази рамка на четене, по начина, по който рибозомата започва да чете отворена рамка на четене, вместо от самото начало на рамката.
Документация
Преводач от ДНК към протеин
Преводачът от ДНК към протеин преобразува последователност от ДНК или РНК в протеиновата последователност, която тя кодира. Той прочита последователността на групи от по три букви, наречени кодони, и преобразува всеки кодон в една аминокиселина с помощта на стандартния генетичен код.
Какво представлява транслацията на ДНК
Клетката съхранява генетичните инструкции в ДНК. За да изгради протеин, клетката първо копира ген в информационна РНК (иРНК). Тази стъпка се нарича транскрипция. След това рибозомите прочитат иРНК и свързват аминокиселините в реда, зададен от иРНК. Тази стъпка се нарича транслация. Получената верига от аминокиселини се нагъва до функционален протеин.
РНК се различава от ДНК само по един съществен начин: в РНК се използва базата урацил (U), докато в ДНК се използва тимин (T). Поради това последователност от ДНК може да се превежда със същата таблица на кодоните като последователност от РНК, стига всяко U първо да се прочете като T.
Как се превежда ДНК в протеин
Преводачът преобразува входната последователност в протеинова последователност в четири стъпки.
- Почистете последователността. Буквите се преобразуват в главни, а всяко U се променя на T. Интервалите, новите редове, цифрите и пунктуацията, използвана в поставени FASTA последователности (
>,-и*), се премахват. Ако след почистването не остане нищо, преводачът отчита входа като празен. - Проверете базите. Всеки останал знак трябва да бъде A, C, G или T. Всеки друг знак прекратява процеса и води до съобщение за грешка, в което са изброени невалидните знаци.
- Разделете на кодони. Започвайки от избраната рамка на четене, последователността се разделя на неприпокриващи се групи от по три бази.
- Преведете всеки кодон. Всеки кодон се съпоставя с една аминокиселина с помощта на таблицата на генетичния код по-долу. Транслацията спира при първия стоп-кодон (TAA, TAG или TGA). Самият стоп-кодон не се добавя към протеиновата последователност.
Ако след последния пълен кодон са останали по-малко от три бази, те не могат да бъдат преведени и преводачът ги отчита като остатъчни бази. Базите след стоп-кодон не се броят за остатъчни, тъй като транслацията вече е приключила.
Рамки на четене
Рамката на четене е началната позиция, използвана за разделяне на последователност на кодони. Тъй като всеки кодон е дълъг три бази, последователността може да се раздели, като се започне от първата, втората или третата база. Те се наричат рамка на четене 1, 2 и 3. Всяка рамка обикновено дава различна протеинова последователност. В реален ген само една рамка на четене произвежда правилния протеин. В другите две често бързо се среща стоп-кодон и се получава кратка, безсмислена последователност.
Започване от първия ATG
Повечето гени започват с кодона ATG. Той кодира метионин и обозначава мястото, от което започва протеинът. Преводачът има опция „Сканиране до първия стартов кодон (ATG)“. Когато опцията е включена, преводачът се придвижва напред по избраната рамка, докато достигне кодон, който е точно ATG, и започва превода оттам. Базите преди този ATG се игнорират. Когато опцията е изключена, транслацията започва от първата база на рамката.
Сканирането приема само ATG, който попада на граница между кодони в избраната рамка. Да вземем CATGGCCTAA. Рамка 1 го разделя като CAT GGC CTA, така че буквите ATG никога не се подреждат в кодон и преводачът съобщава, че в тази рамка не е намерен стартов кодон. Рамка 2 започва от втората база и дава ATG GCC TAA, така че транслацията започва веднага и произвежда MA.
Генетичният код
Стандартният генетичен код присвоява всеки от 64 възможни кодона към една от 20 аминокиселини или към стоп-сигнал. Това е кодът, използван от повечето гени при повечето организми, включително човека.
| Аминокиселина | Кодони |
|---|---|
| Аланин (A) | GCT, GCC, GCA, GCG |
| Аргинин (R) | CGT, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG |
| Аспарагин (N) | AAT, AAC |
| Аспарагинова киселина (D) | GAT, GAC |
| Цистеин (C) | TGT, TGC |
| Глутаминова киселина (E) | GAA, GAG |
| Глутамин (Q) | CAA, CAG |
| Глицин (G) | GGT, GGC, GGA, GGG |
| Хистидин (H) | CAT, CAC |
| Изолевцин (I) | ATT, ATC, ATA |
| Левцин (L) | TTA, TTG, CTT, CTC, CTA, CTG |
| Лизин (K) | AAA, AAG |
| Метионин (M) | ATG |
| Фенилаланин (F) | TTT, TTC |
| Пролин (P) | CCT, CCC, CCA, CCG |
| Серин (S) | TCT, TCC, TCA, TCG, AGT, AGC |
| Треонин (T) | ACT, ACC, ACA, ACG |
| Триптофан (W) | TGG |
| Тирозин (Y) | TAT, TAC |
| Валин (V) | GTT, GTC, GTA, GTG |
| Стоп | TAA, TAG, TGA |
ATG кодира метионин. Това е и кодонът, който повечето гени използват, за да обозначат началото на кодиращата последователност.
Пример: превод на последователност от ДНК
Да вземем последователността ATGGCCATTGTAATGGGCCGCTGAAAGGGTGCCCGATAG в рамка на четене 1.
Разделяне на кодони: ATG GCC ATT GTA ATG GGC CGC TGA AAG GGT GCC CGA TAG
Превод на всеки кодон: ATG → M, GCC → A, ATT → I, GTA → V, ATG → M, GGC → G, CGC → R, TGA → стоп.
Осмият кодон, TGA, е стоп-кодон, затова транслацията приключва там. Протеиновата последователност е MAIVMGR и е дълга седем аминокиселини. Базите след стоп-кодона не се превеждат.
Пример: кодираща последователност без стоп-кодон
Да вземем последователността ATGAAGTACGCCTACATCGCCAAGCAGCGCCAG в рамка на четене 1. Тя е дълга 33 бази, което е точно 11 кодона.
Разделяне на кодони: ATG AAG TAC GCC TAC ATC GCC AAG CAG CGC CAG
Превод на всеки кодон: M, K, Y, A, Y, I, A, K, Q, R, Q.
Не се появява стоп-кодон, затова се превеждат всичките 11 кодона. Протеиновата последователност е MKYAYIAKQRQ, без остатъчни бази.
Пример: как промяната на рамката на четене променя резултата
Кратката последователност ATGCATGCA показва защо рамката на четене има значение.
- Рамка 1 (начало от база 1): ATG CAT GCA → M, H, A. Протеин: MHA.
- Рамка 2 (начало от база 2): TGC ATG CA → C, M, с 2 остатъчни бази, които не могат да образуват кодон.
- Рамка 3 (начало от база 3): GCA TGC A → A, C, с 1 остатъчна база.
Трите различни начални позиции дават три различни протеинови последователности от същите девет бази.
Приложения на превода от ДНК към протеин
Изследователите превеждат последователности от ДНК, за да предскажат какъв протеин произвежда даден ген, да проверят дали клонирана последователност все още е в правилната рамка на четене след редактиране и да видят как мутацията променя аминокиселинната последователност на протеина. Биоинформатичните конвейери превеждат автоматично геномни последователности, за да подпомогнат анотирането на гените и търсенето в протеинови бази данни.
Кратка история
Франсис Крик описва потока на генетичната информация от ДНК през РНК към протеин през 1958 г., като го нарича централна догма на молекулярната биология. През 1961 г. Маршал Ниренберг и Хайнрих Матай показват, че кодонът UUU кодира аминокиселината фенилаланин — първият разшифрован кодон. До 1966 г. изследователи, сред които Ниренберг и Хар Гобинд Хорана, са определили всички 64 кодонови съответствия и така са установили генетичния код, използван от този преводач днес.
Често задавани въпроси
Каква е разликата между транслацията и транскрипцията на ДНК?
Транскрипцията копира последователност от ДНК в иРНК. Транслацията прочита тази иРНК и изгражда протеин от нея. Този инструмент пропуска етапа с РНК и превежда последователност от ДНК директно, като прилага същите правила за кодоните.
Защо преводачът предлага три рамки на четене?
Кодонът е дълъг три бази, затова последователността може да се раздели на кодони, започвайки от първата, втората или третата база. Обикновено само една от тези три рамки съвпада с действителната кодираща последователност на гена, така че проверката и на трите може да помогне за откриването ѝ.
Какво се случва, ако дължината на последователността ми не е кратна на три?
Допълнителните бази в края не могат да образуват пълен кодон. Преводачът отчита броя на остатъчните бази и превежда всеки пълен кодон, който ги предхожда.
Мога ли да поставя последователност от РНК вместо от ДНК?
Да. Всяко U във входа автоматично се прочита като T преди транслацията, така че последователност от РНК дава същия резултат като съответната ѝ последователност от ДНК.
Какво прави стоп-кодонът?
Стоп-кодонът (TAA, TAG или TGA) обозначава края на кодиращата последователност. Преводачът спира там и не добавя към протеиновата последователност нито самия стоп-кодон, нито нещо след него.
Какво прави опцията за стартов кодон?
Тя указва на преводача да прескочи до първия ATG в избраната рамка на четене и да започне оттам, както рибозомата започва да чете от стартов кодон. Когато опцията е изключена, транслацията започва от първата база на рамката. Ако рамката не съдържа ATG, разположен в рамката, преводачът съобщава това, вместо да прави предположение.
Всички организми ли използват един и същ генетичен код?
Почти всички ядрени гени използват стандартния код, показан по-горе. Съществуват няколко изключения, като човешката митохондриална ДНК, при която кодонът TGA кодира триптофан, вместо да действа като стоп-сигнал.