DNA-zu-Protein-Übersetzer - Codon- und Aminosäure-Umrechner

Ein DNA-zu-Protein-Übersetzer wandelt eine DNA- oder RNA-Sequenz in die Kette von Aminosäuren um, die sie codiert, unter Verwendung des Standard-Gencodes. Er liest die Sequenz in Dreiergruppen von Basen und schlägt jedes Triplett in einer festen Tabelle mit 64 Codons nach.

Wie die Übersetzung funktioniert

Ein Gen wird mit vier Buchstaben geschrieben: A, C, G und T (oder U in RNA). Zellen lesen diese Buchstaben in nicht überlappenden Dreiergruppen, die Codons genannt werden. Jedes Codon steht für eine Aminosäure oder für ein Stoppsignal, das die Kette beendet.

Dieses Werkzeug bereinigt zunächst die Eingabe. Es wandelt Kleinbuchstaben in Großbuchstaben um, entfernt Leerzeichen, Zeilenumbrüche und Ziffern und ändert jedes U in T, da Uracil in RNA mit demselben Codon paart wie Thymin in DNA. Anschließend weist es jedes Zeichen zurück, das nicht A, C, G oder T ist, etwa Mehrdeutigkeitscodes wie N, sodass eine Sequenz nie stillschweigend falsch übersetzt wird.

Der Standard-Gencode

Das Werkzeug verwendet die NCBI-Übersetzungstabelle 1, „Der Standardcode", den Gencode, den die meisten Organismen einschließlich des Menschen verwenden. Sie ordnet jedem der 64 möglichen Codons eine von 20 Aminosäuren oder ein Stoppsignal zu.

Drei Codons sind Stoppcodons: TAA, TAG und TGA. Keines von ihnen codiert eine Aminosäure. Erreicht das Werkzeug eines davon, beendet es die Übersetzung an dieser Stelle. Das Stoppcodon selbst wird nicht zum Protein hinzugefügt, und alle Basen danach werden ignoriert.

Das Codon ATG codiert die Aminosäure Methionin (Met, M). Bei den meisten Organismen fungiert ATG auch als Startcodon, das Codon, an dem ein Ribosom beginnt, ein Gen zu lesen.

Leserahmen

Eine DNA-Sequenz kann auf drei verschiedene Arten gelesen werden, die Leserahmen genannt werden, je nachdem, bei welcher Base man zu zählen beginnt:

• Leserahmen 1 beginnt an der ersten Base.
• Leserahmen 2 beginnt an der zweiten Base und überspringt die erste.
• Leserahmen 3 beginnt an der dritten Base und überspringt die ersten beiden.

Eine Verschiebung des Leserahmens um auch nur eine Base verändert jedes nachfolgende Codon, sodass dieselbe Sequenz drei völlig unterschiedliche Aminosäureketten erzeugen kann. Meist ist nur ein Leserahmen der tatsächliche codierende Rahmen eines Gens.

Suche nach dem ersten Startcodon

Standardmäßig übersetzt das Werkzeug ab der ersten Base des gewählten Leserahmens, unabhängig davon, welches Codon das ist. Das entspricht der Art, wie das Werkzeug schon immer funktioniert hat, und ist nützlich, um eine Sequenz zu übersetzen, von der man bereits weiß, dass sie ab Position eins im Rahmen liegt.

Die optionale Einstellung „bis zum ersten Startcodon suchen" ändert, wo die Übersetzung beginnt, nicht wie übersetzt wird. Ist sie aktiviert, durchsucht das Werkzeug den gewählten Leserahmen nach dem ersten ATG-Codon und beginnt dort mit der Übersetzung, wobei alle Basen davor übersprungen werden. Das ahmt nach, wie ein Ribosom den Anfang eines offenen Leserahmens (ORF) findet, statt von einem beliebigen Punkt in einer längeren Sequenz aus zu übersetzen. Existiert in diesem Leserahmen kein ATG, meldet das Werkzeug, dass kein Startcodon gefunden wurde, statt zu raten.

Wird die Einstellung deaktiviert, kehrt das Werkzeug zum ursprünglichen Verhalten zurück: Übersetzung ab dem eigentlichen Anfang des Rahmens.

So berechnen Sie eine DNA-zu-Protein-Übersetzung

1. Geben Sie eine DNA- oder RNA-Sequenz ein. Leerzeichen, Zeilenumbrüche, Ziffern und Zeichen im FASTA-Stil werden automatisch ignoriert.
2. Wählen Sie einen Leserahmen: 1, 2 oder 3.
3. Aktivieren Sie optional „bis zum ersten Startcodon suchen", um bei dem ersten ATG im Rahmen statt am Anfang des Rahmens zu beginnen.
4. Das Werkzeug liest die Sequenz in Dreiergruppen von Basen, schlägt jedes Codon im Standard-Gencode nach und stoppt beim ersten Stoppcodon.
5. Das Ergebnis ist die Proteinsequenz, geschrieben in Einbuchstaben-Aminosäurecodes, zusammen mit einer Codon-für-Codon-Aufschlüsselung.

Durchgerechnetes Beispiel

Sequenz: ATGGCCTAA, Leserahmen 1, Suche nach Startcodon ausgeschaltet.

Das Protein ist MA. Die Übersetzung stoppt bei TAA, sodass nichts danach gelesen wird.

Nehmen wir nun eine längere Sequenz, CCCATGGCCTAA, in Leserahmen 1. Mit ausgeschalteter Suche liest das Werkzeug von der allerersten Base an: CCC (Pro), ATG (Met), GCC (Ala), dann TAA (Stopp), was das Protein PMA ergibt. Mit eingeschalteter Suche überspringt das Werkzeug CCC, beginnt beim ersten ATG und liest ATG (Met), GCC (Ala), dann TAA (Stopp), was das Protein MA ergibt. Beide sind korrekte Ergebnisse derselben Sequenz; sie beantworten unterschiedliche Fragen, das eine liest alles im Rahmen, das andere nur den offenen Leserahmen, der bei ATG beginnt.

Häufig gestellte Fragen

Was ist ein Codon?

Ein Codon ist eine Gruppe aus drei DNA- oder RNA-Basen. Jedes der 64 möglichen Codons steht für eine Aminosäure oder ein Stoppsignal, gemäß dem Standard-Gencode.

Warum stoppt die Übersetzung an einem Stoppcodon?

TAA, TAG und TGA codieren keine Aminosäure. Es sind Stoppsignale. Ein Ribosom, das ein echtes Gen liest, setzt an dieser Stelle die fertige Proteinkette frei, daher tut das Werkzeug dasselbe und ignoriert alle Basen danach.

Was ist ein Leserahmen, und warum ist er wichtig?

Es ist der Startpunkt, der verwendet wird, um eine Sequenz in Codons zu unterteilen. Ein um eine oder zwei Basen späterer Start verändert jedes folgende Codon, sodass dieselbe DNA auf drei unterschiedliche Arten gelesen werden kann, von denen meist nur eine die tatsächliche codierende Sequenz ist.

Was ändert „bis zum ersten Startcodon suchen"?

Es ändert, wo die Übersetzung beginnt, nicht den verwendeten Gencode. Ist es aktiviert, springt das Werkzeug im gewählten Leserahmen zum ersten ATG vor und übersetzt von dort aus, so wie ein Ribosom an einem Startcodon beginnt. Ist es deaktiviert, beginnt die Übersetzung an der allerersten Base des Rahmens.

Kann ich eine RNA-Sequenz einfügen?

Ja. Das Werkzeug behandelt U genauso wie T, da Uracil in RNA und Thymin in DNA mit derselben Codonbedeutung paaren. Groß- und Kleinbuchstaben werden beide akzeptiert.

Was passiert, wenn meine Sequenz andere Buchstaben als A, C, G, T oder U enthält?

Das Werkzeug markiert die ungültigen Zeichen und übersetzt die Sequenz nicht. Dazu gehören Mehrdeutigkeitscodes wie N, die in minderwertigen Sequenzierungsdaten häufig vorkommen, aber keine gültigen Eingaben für die Übersetzung sind.

Was ist, wenn die Sequenzlänge kein Vielfaches von drei ist?

Das Werkzeug übersetzt jedes vollständige Codon, das es kann, und meldet die übrig gebliebene eine oder zwei Basen separat, ohne zu raten, wofür sie codieren könnten.