DNA-proteiinikääntäjä - kodoni- ja aminohappomuunnin

DNA-proteiinikääntäjä muuntaa DNA- tai RNA-sekvenssin sen koodaamaksi aminohappoketjuksi yleistä geneettistä koodia käyttäen. Se lukee sekvenssiä kolme emästä kerrallaan ja etsii jokaista kolmikkoa 64 kodonin kiinteästä taulukosta.

Miten kääntäminen toimii

Geeni on kirjoitettu neljällä kirjaimella: A, C, G ja T (tai U:lla RNA:ssa). Solut lukevat näitä kirjaimia limittymättöminä kolmen kirjaimen ryhminä, joita kutsutaan kodoneiksi. Jokainen kodoni vastaa yhtä aminohappoa tai stop-signaalia, joka päättää ketjun.

Tämä työkalu siistii ensin syötteen. Se muuttaa pienet kirjaimet suuriksi, poistaa välilyönnit, rivinvaihdot ja numerot, ja muuttaa jokaisen U:n T:ksi, koska RNA:n urasiili vastaa samaa kodonia kuin DNA:n tymiini. Sen jälkeen se hylkää kaikki merkit, jotka eivät ole A, C, G tai T, kuten epävarmuuskoodit kuten N, jotta sekvenssiä ei koskaan käännetä väärin huomaamatta.

Yleinen geneettinen koodi

Työkalu käyttää NCBI:n käännöstaulukkoa 1, "yleistä koodia" (The Standard Code), jota useimmat eliöt, myös ihminen, käyttävät. Se osoittaa jokaisen 64 mahdollisesta kodonista jollekin 20 aminohaposta tai stop-signaalille.

Kolme kodonia on stop-kodoneja: TAA, TAG ja TGA. Yksikään niistä ei koodaa aminohappoa. Kun työkalu saapuu johonkin niistä, se päättää kääntämisen siihen. Itse stop-kodonia ei lisätä proteiiniin, ja sen jälkeiset emäkset jätetään huomiotta.

Kodoni ATG koodaa aminohappoa metioniini (Met, M). Useimmissa eliöissä ATG toimii myös aloituskodonina, kodonina, josta ribosomi aloittaa geenin lukemisen.

Lukukehykset

DNA-sekvenssi voidaan lukea kolmella eri tavalla, joita kutsutaan lukukehyksiksi, riippuen siitä, mistä emäksestä laskeminen aloitetaan:

• Kehys 1 alkaa ensimmäisestä emäksestä.
• Kehys 2 alkaa toisesta emäksestä ohittaen ensimmäisen.
• Kehys 3 alkaa kolmannesta emäksestä ohittaen kaksi ensimmäistä.

Kehyksen siirtäminen yhdelläkin emäksellä muuttaa jokaisen sen jälkeisen kodonin, joten sama sekvenssi voi tuottaa kolme täysin erilaista aminohappoketjua. Yleensä vain yksi kehys on geenin todellinen koodaava kehys.

Ensimmäisen aloituskodonin etsiminen

Oletuksena työkalu aloittaa kääntämisen valitun kehyksen ensimmäisestä emäksestä riippumatta siitä, mikä kodoni sattuu olemaan kyseessä. Tämä vastaa työkalun aiempaa toimintatapaa ja sopii sekvensseille, joiden tiedät jo olevan oikeassa kehyksessä ensimmäisestä asemasta lähtien.

Valinnainen asetus "etsi ensimmäinen aloituskodoni" muuttaa sitä, mistä kääntäminen alkaa, ei sitä, miten se kääntää. Kun asetus on käytössä, työkalu etsii valitusta kehyksestä ensimmäisen ATG-kodonin ja aloittaa kääntämisen siitä, ohittaen kaikki sitä edeltävät emäkset. Tämä vastaa tapaa, jolla ribosomi löytää avoimen lukukehyksen (ORF) alun sen sijaan, että se kääntäisi pidemmän sekvenssin mielivaltaisesta kohdasta. Jos kehyksestä ei löydy ATG-kodonia, työkalu ilmoittaa, ettei aloituskodonia löytynyt, sen sijaan että se arvaisi.

Asetuksen poistaminen käytöstä palauttaa alkuperäisen toimintatavan: kääntäminen alkaa kehyksen aivan alusta.

Miten DNA käännetään proteiiniksi

1. Syötä DNA- tai RNA-sekvenssi. Välilyönnit, rivinvaihdot, numerot ja FASTA-muotoiset merkit jätetään automaattisesti huomiotta.
2. Valitse lukukehys: 1, 2 tai 3.
3. Voit halutessasi ottaa käyttöön asetuksen "etsi ensimmäinen aloituskodoni", jolloin kääntäminen alkaa kehyksen ensimmäisestä ATG-kodonista kehyksen alun sijaan.
4. Työkalu lukee sekvenssiä kolme emästä kerrallaan, etsii jokaisen kodonin yleisestä geneettisestä koodista ja pysähtyy ensimmäiseen stop-kodoniin.
5. Tuloksena on proteiinisekvenssi kirjoitettuna yksikirjaimisina aminohappokoodeina, sekä kodonikohtainen erittely.

Esimerkkilaskelma

Sekvenssi: ATGGCCTAA, lukukehys 1, aloituskodonin etsintä pois käytöstä.

Proteiini on MA. Kääntäminen pysähtyy kohtaan TAA, joten mitään sen jälkeistä ei lueta.

Tarkastellaan pidempää sekvenssiä, CCCATGGCCTAA, kehyksessä 1. Kun etsintä on pois käytöstä, työkalu lukee aivan ensimmäisestä emäksestä alkaen: CCC (Pro), ATG (Met), GCC (Ala) ja sitten TAA (stop), jolloin proteiiniksi tulee PMA. Kun etsintä on käytössä, työkalu ohittaa jakson CCC, aloittaa ensimmäisestä ATG:stä ja lukee ATG (Met), GCC (Ala) ja sitten TAA (stop), jolloin proteiiniksi tulee MA. Molemmat ovat saman sekvenssin oikeita tuloksia; ne vastaavat eri kysymyksiin, toinen lukee kaiken kehyksen sisällä, toinen lukee vain ATG:stä alkavan avoimen lukukehyksen.

Usein kysytyt kysymykset

Mikä on kodoni?

Kodoni on kolmen DNA- tai RNA-emäksen ryhmä. Jokainen 64 mahdollisesta kodonista vastaa yhtä aminohappoa tai stop-signaalia yleisen geneettisen koodin mukaan.

Miksi kääntäminen pysähtyy stop-kodoniin?

TAA, TAG ja TGA eivät koodaa aminohappoa. Ne ovat stop-signaaleja. Todellista geeniä lukeva ribosomi vapauttaa valmiin proteiiniketjun siinä kohdassa, joten työkalu tekee samoin ja jättää sen jälkeiset emäkset huomiotta.

Mikä on lukukehys, ja miksi sillä on merkitystä?

Se on aloituskohta, josta sekvenssi jaetaan kodoneihin. Aloittaminen yhden tai kahden emäksen myöhemmin muuttaa jokaisen sitä seuraavan kodonin, joten sama DNA voidaan lukea kolmella eri tavalla, joista yleensä vain yksi on todellinen koodaava sekvenssi.

Mitä asetus "etsi ensimmäinen aloituskodoni" muuttaa?

Se muuttaa sitä, mistä kääntäminen alkaa, ei käytettyä geneettistä koodia. Kun se on käytössä, työkalu hyppää valitussa kehyksessä eteenpäin ensimmäiseen ATG-kodoniin ja kääntää siitä alkaen, samaan tapaan kuin ribosomi aloittaa aloituskodonista. Kun se on pois käytöstä, kääntäminen alkaa kehyksen aivan ensimmäisestä emäksestä.

Voinko liittää RNA-sekvenssin?

Kyllä. Työkalu käsittelee U:n samalla tavalla kuin T:n, koska RNA:n urasiili ja DNA:n tymiini vastaavat samaa kodonimerkitystä. Sekä isot että pienet kirjaimet hyväksytään.

Mitä tapahtuu, jos sekvenssissä on muita kirjaimia kuin A, C, G, T tai U?

Työkalu merkitsee virheelliset merkit eikä käännä sekvenssiä. Tämä koskee myös epävarmuuskoodeja, kuten N-kirjainta, jotka ovat yleisiä heikkolaatuisessa sekvensointidatassa mutta eivät kelpaa kääntämisen syötteeksi.

Entä jos sekvenssin pituus ei ole kolmella jaollinen?

Työkalu kääntää jokaisen täyden kodonin, jonka se pystyy muodostamaan, ja ilmoittaa jäljelle jäävät yhden tai kaksi emästä erikseen arvailematta, mitä ne voisivat koodata.