Преводач от ДНК в протеин - конвертор на кодони и аминокиселини

Преводач от ДНК в протеин превръща ДНК или РНК последователност във веригата от аминокиселини, които тя кодира, като използва стандартния генетичен код. Той чете последователността по три бази наведнъж и търси всяка тройка в постоянна таблица от 64 кодона.

Как работи преводът

Един ген е записан с четири букви: A, C, G и T (или U в РНК). Клетките четат тези букви в непокриващи се групи по три, наречени кодони. Всеки кодон означава една аминокиселина или сигнал за спиране, който завършва веригата.

Този инструмент първо изчиства входа. Той превръща малките букви в главни, премахва интервалите, новите редове и цифрите и заменя всяко U с T, защото уракилът в РНК се сдвоява със същия кодон като тимина в ДНК. След това отхвърля всеки знак, който не е A, C, G или T, например символи за неяснота като N, така че последователност никога не се превежда погрешно без предупреждение.

Стандартният генетичен код

Инструментът използва таблица за превод 1 на NCBI, наречена „Стандартният код“, генетичният код, използван от повечето организми, включително хората. Той приписва всеки от 64-те възможни кодона на една от 20 аминокиселини или на сигнал за спиране.

Три кодона са стоп кодони: TAA, TAG и TGA. Нито един от тях не кодира аминокиселина. Когато инструментът достигне такъв кодон, той прекратява превода там. Самият стоп кодон не се добавя към протеина, а базите след него се игнорират.

Кодонът ATG кодира аминокиселината метионин (Met, M). При повечето организми ATG действа и като старт кодон, кодонът, при който рибозомата започва да чете гена.

Рамки на четене

Една ДНК последователност може да се чете по три различни начина, наречени рамки на четене, в зависимост от коя база започва броенето:

• Рамка 1 започва от първата база.
• Рамка 2 започва от втората база, като прескача първата.
• Рамка 3 започва от третата база, като прескача първите две.

Изместването на рамката дори с една база променя всеки следващ кодон, така че една и съща последователност може да произведе три напълно различни вериги от аминокиселини. Обикновено само една рамка е истинската кодираща рамка на гена.

Търсене на първия старт кодон

По подразбиране инструментът превежда от първата база на избраната рамка, независимо какъв е този кодон. Това съответства на начина, по който инструментът винаги е работил, и е полезно за превод на последователност, за която вече знаете, че е в рамка от позиция едно.

Незадължителната настройка „търсене на първия старт кодон“ променя мястото, от което започва преводът, а не начина, по който се превежда. Когато е включена, инструментът търси по избраната рамка първия кодон ATG и започва превода от там, прескачайки всички бази преди него. Това наподобява начина, по който рибозомата намира началото на отворена рамка на четене (ORF), вместо да превежда от произволна точка в по-дълга последователност. Ако в тази рамка няма ATG, инструментът съобщава, че не е намерен старт кодон, вместо да гадае.

Изключването на настройката връща оригиналното поведение: превод от самото начало на рамката.

Как да изчислим превод от ДНК в протеин

1. Въведете ДНК или РНК последователност. Интервалите, новите редове, цифрите и знаците във FASTA стил се игнорират автоматично.
2. Изберете рамка на четене: 1, 2 или 3.
3. По желание включете „търсене на първия старт кодон“, за да започнете от първия ATG в рамката, вместо от началото на рамката.
4. Инструментът чете последователността по три бази наведнъж, търси всеки кодон в стандартния генетичен код и спира при първия стоп кодон.
5. Резултатът е протеиновата последователност, записана с еднобуквени кодове на аминокиселините, заедно с разбивка по кодони.

Решен пример

Последователност: ATGGCCTAA, рамка на четене 1, с изключено търсене на старт кодон.

Протеинът е MA. Преводът спира при TAA, така че нищо след него не се чете.

Сега да вземем по-дълга последователност, CCCATGGCCTAA, в рамка 1. С изключено търсене инструментът чете от самата първа база: CCC (Pro), ATG (Met), GCC (Ala), после TAA (стоп), давайки протеина PMA. С включено търсене инструментът прескача CCC, започва от първия ATG и чете ATG (Met), GCC (Ala), после TAA (стоп), давайки протеина MA. И двата резултата са верни за една и съща последователност; те отговарят на различни въпроси — единият чете всичко в рамката, другият чете само отворената рамка на четене, която започва при ATG.

Често задавани въпроси

Какво е кодон?

Кодонът е група от три ДНК или РНК бази. Всеки от 64-те възможни кодона означава една аминокиселина или сигнал за спиране, според стандартния генетичен код.

Защо преводът спира при стоп кодон?

TAA, TAG и TGA не кодират аминокиселина. Те са сигнали за спиране. Рибозома, която чете истински ген, освобождава готовата протеинова верига в този момент, затова инструментът прави същото и игнорира всички бази след него.

Какво е рамка на четене и защо има значение?

Това е началната точка, използвана за разделяне на последователността на кодони. Започването с една или две бази по-късно променя всеки следващ кодон, така че една и съща ДНК може да се чете по три различни начина, като обикновено само един от тях е истинската кодираща последователност.

Какво променя „търсене на първия старт кодон“?

То променя мястото, от което започва преводът, а не използвания генетичен код. Когато е включено, инструментът прескача до първия ATG в избраната рамка и превежда от там, по начина, по който рибозомата започва при старт кодон. Когато е изключено, преводът започва от самата първа база на рамката.

Мога ли да поставя РНК последователност?

Да. Инструментът третира U по същия начин като T, защото уракилът в РНК и тиминът в ДНК се сдвояват със същото значение на кодона. Приемат се и главни, и малки букви.

Какво се случва, ако последователността ми съдържа букви, различни от A, C, G, T или U?

Инструментът отбелязва невалидните знаци и не превежда последователността. Това включва символи за неяснота като N, често срещани при секвениране с ниско качество, но невалидни за превод.

Ами ако дължината на последователността не е кратна на три?

Инструментът превежда всеки пълен кодон, който може, и съобщава оставащите една или две бази отделно, без да гадае какво биха могли да кодират.