DNA valgutõlkija - koodonite ja aminohapete muundaja

DNA valgutõlkija muudab DNA või RNA järjestuse selle kodeeritud aminohapete ahelaks, kasutades standardset geneetilist koodi. See loeb järjestust kolme aluse kaupa ja otsib iga kolmiku üles 64 koodonit sisaldavast fikseeritud tabelist.

Kuidas tõlkimine töötab

Geen on kirjutatud nelja tähega: A, C, G ja T (RNA-s U). Rakud loevad neid tähti kattumatute kolmikute kaupa, mida nimetatakse koodoniteks. Iga koodon tähistab üht aminohapet või stoppsignaali, mis ahela lõpetab.

Tööriist puhastab kõigepealt sisendi. See muudab väiketähed suurtähtedeks, eemaldab tühikud, reavahetused ja numbrid ning asendab iga U tähega T, sest RNA uratsiil paardub sama koodoniga kui DNA tümiin. Seejärel lükkab see tagasi kõik tähemärgid, mis ei ole A, C, G ega T, näiteks ebamäärasuskoodid nagu N, nii et järjestust ei tõlgita kunagi vaikimisi valesti.

Standardne geneetiline kood

Tööriist kasutab NCBI tõlketabelit 1 ehk "standardset koodi", mida kasutavad enamik organisme, sealhulgas inimene. See seab kõigist 64 võimalikust koodonist igaühe vastavusse ühega 20 aminohappest või stoppsignaaliga.

Kolm koodonit on stoppkoodonid: TAA, TAG ja TGA. Ükski neist ei kodeeri aminohapet. Kui tööriist jõuab ühe nendeni, lõpetab see seal tõlkimise. Stoppkoodonit ennast valku ei lisata ja kõiki sellele järgnevaid aluseid ei arvestata.

Koodon ATG kodeerib aminohapet metioniin (Met, M). Enamikus organismides toimib ATG ka stardikoodonina, koodonina, kust ribosoom hakkab geeni lugema.

Lugemisraamid

DNA järjestust saab lugeda kolmel eri viisil, mida nimetatakse lugemisraamideks, sõltuvalt sellest, millisest alusest lugemist alustatakse:

• Raam 1 algab esimesest alusest.
• Raam 2 algab teisest alusest, jättes esimese vahele.
• Raam 3 algab kolmandast alusest, jättes esimesed kaks vahele.

Raami nihutamine kas või ühe aluse võrra muudab iga sellele järgneva koodoni, seega võib sama järjestus tekitada kolm täiesti erinevat aminohapete ahelat. Tavaliselt on ainult üks raam geeni tegelik kodeeriv raam.

Esimese stardikoodoni otsimine

Vaikimisi tõlgib tööriist alates valitud raami esimesest alusest, olgu see koodon milline tahes. See vastab tööriista senisele töölaadile ja sobib järjestuse tõlkimiseks, mille kohta on juba teada, et see algab raamis esimesest positsioonist.

Valikuline säte "otsi esimest stardikoodonit" muudab seda, kust tõlkimine algab, mitte seda, kuidas tõlgitakse. Kui see on sisse lülitatud, otsib tööriist valitud raamis esimest ATG koodonit ja alustab tõlkimist sealt, jättes kõik eelnevad alused vahele. See jäljendab viisi, kuidas ribosoom leiab avatud lugemisraami (ORF) alguse, selle asemel et tõlkida pikema järjestuse suvalisest punktist. Kui selles raamis ühtegi ATG-d ei ole, teatab tööriist, et stardikoodonit ei leitud, selle asemel et arvata.

Sätte väljalülitamine taastab algse käitumise: tõlkimine algab raami päris algusest.

Kuidas arvutada DNA valgutõlget

1. Sisesta DNA või RNA järjestus. Tühikuid, reavahetusi, numbreid ja FASTA-vormingu tähemärke ei arvestata automaatselt.
2. Vali lugemisraam: 1, 2 või 3.
3. Soovi korral lülita sisse "otsi esimest stardikoodonit", et alustada raami esimesest ATG-st, mitte raami algusest.
4. Tööriist loeb järjestust kolme aluse kaupa, otsib iga koodoni standardsest geneetilisest koodist ja peatub esimesel stoppkoodonil.
5. Tulemus on valgu järjestus, kirjutatud üheanuseliste aminohappekoodidega, koos koodon-koodoni-haaval jaotusega.

Näidisarvutus

Järjestus: ATGGCCTAA, lugemisraam 1, stardikoodoni otsing väljas.

Valk on MA. Tõlkimine peatub TAA juures, seega ei loeta sellele järgnevat.

Võtame nüüd pikema järjestuse, CCCATGGCCTAA, raamis 1. Kui otsing on väljas, loeb tööriist esimesest alusest peale: CCC (Pro), ATG (Met), GCC (Ala), seejärel TAA (stop), mis annab valgu PMA. Kui otsing on sisse lülitatud, jätab tööriist CCC vahele, alustab esimesest ATG-st ja loeb ATG (Met), GCC (Ala), seejärel TAA (stop), mis annab valgu MA. Mõlemad on sama järjestuse õiged tulemused; need vastavad erinevatele küsimustele, üks loeb kõike raamis, teine loeb ainult ATG-st algavat avatud lugemisraami.

Korduma kippuvad küsimused

Mis on koodon?

Koodon on kolme DNA või RNA aluse rühm. Igaüks 64 võimalikust koodonist tähistab standardse geneetilise koodi järgi üht aminohapet või stoppsignaali.

Miks tõlkimine peatub stoppkoodoni juures?

TAA, TAG ja TGA ei kodeeri aminohapet. Need on stoppsignaalid. Ribosoom, mis loeb tegelikku geeni, vabastab sellel hetkel valmis valguahela, seega teeb tööriist sama ja jätab kõik sellele järgnevad alused arvestamata.

Mis on lugemisraam ja miks see on oluline?

See on alguspunkt, mida kasutatakse järjestuse koodoniteks jagamiseks. Alustamine ühe või kahe aluse võrra hiljem muudab iga järgneva koodoni, seega saab sama DNA-d lugeda kolmel eri viisil, millest tavaliselt ainult üks on tegelik kodeeriv järjestus.

Mida muudab "otsi esimest stardikoodonit"?

See muudab tõlkimise alguskohta, mitte kasutatavat geneetilist koodi. Kui see on sisse lülitatud, hüppab tööriist valitud raamis edasi esimeseni ATG-ni ja tõlgib sealt, nii nagu ribosoom alustab stardikoodonist. Kui see on välja lülitatud, algab tõlkimine raami esimesest alusest.

Kas ma saan kleepida RNA järjestuse?

Jah. Tööriist käsitleb U-d samamoodi nagu T-d, sest RNA uratsiil ja DNA tümiin paarduvad sama koodonitähendusega. Nii suur- kui väiketähed on lubatud.

Mis juhtub, kui minu järjestuses on muid tähti peale A, C, G, T või U?

Tööriist märgib vigased tähemärgid ega tõlgi järjestust. See kehtib ka ebamäärasuskoodide, näiteks N, kohta, mis on halva kvaliteediga sekveneerimisandmetes tavalised, kuid ei ole tõlkimiseks kehtiv sisend.

Mis saab, kui järjestuse pikkus ei ole kolmega jaguv?

Tööriist tõlgib iga täieliku koodoni, mille see suudab moodustada, ja teatab ülejäänud ühest või kahest alusest eraldi, arvamata, mida need võiksid kodeerida.