DNA से प्रोटीन अनुवादक - कोडोन और अमीनो अम्ल परिवर्तक

DNA से प्रोटीन अनुवादक एक DNA या RNA अनुक्रम को मानक आनुवंशिक कोड का उपयोग करके उसके द्वारा एन्कोड की गई अमीनो अम्ल श्रृंखला में बदलता है। यह अनुक्रम को एक बार में तीन बेस पढ़ता है और प्रत्येक त्रिक को 64 कोडोन की एक निश्चित तालिका में खोजता है।

अनुवाद कैसे काम करता है

एक जीन चार अक्षरों में लिखा जाता है: A, C, G और T (RNA में U)। कोशिकाएँ इन अक्षरों को तीन-तीन के गैर-अतिव्यापी समूहों में पढ़ती हैं, जिन्हें कोडोन कहा जाता है। प्रत्येक कोडोन या तो एक अमीनो अम्ल को दर्शाता है, या एक स्टॉप संकेत को, जो श्रृंखला को समाप्त कर देता है।

यह उपकरण पहले इनपुट को साफ़ करता है। यह छोटे अक्षरों को बड़े अक्षरों में बदलता है, स्पेस, लाइन ब्रेक और अंकों को हटाता है, और प्रत्येक U को T में बदल देता है, क्योंकि RNA का यूरेसिल उसी कोडोन में जोड़ी बनाता है जिसमें DNA का थाइमीन बनाता है। इसके बाद यह किसी भी ऐसे अक्षर को अस्वीकार करता है जो A, C, G या T न हो, जैसे N जैसे अस्पष्टता कोड, ताकि कोई अनुक्रम कभी चुपचाप गलत अनुवादित न हो।

मानक आनुवंशिक कोड

यह उपकरण NCBI अनुवाद तालिका 1, "मानक कोड" का उपयोग करता है, जो मनुष्यों सहित अधिकांश जीवों में प्रयुक्त आनुवंशिक कोड है। यह सभी 64 संभावित कोडोन में से प्रत्येक को 20 अमीनो अम्लों में से किसी एक या एक स्टॉप संकेत को सौंपता है।

तीन कोडोन स्टॉप कोडोन होते हैं: TAA, TAG और TGA। इनमें से कोई भी किसी अमीनो अम्ल के लिए कोड नहीं करता। जब उपकरण इनमें से किसी एक तक पहुँचता है, तो वह वहीं अनुवाद समाप्त कर देता है। स्टॉप कोडोन को स्वयं प्रोटीन में नहीं जोड़ा जाता, और उसके बाद के किसी भी बेस को अनदेखा कर दिया जाता है।

कोडोन ATG अमीनो अम्ल मेथियोनीन (Met, M) के लिए कोड करता है। अधिकांश जीवों में ATG स्टार्ट कोडोन के रूप में भी काम करता है, वह कोडोन जहाँ से राइबोसोम एक जीन को पढ़ना शुरू करता है।

रीडिंग फ्रेम

एक DNA अनुक्रम को तीन अलग-अलग तरीकों से पढ़ा जा सकता है, जिन्हें रीडिंग फ्रेम कहा जाता है, यह इस पर निर्भर करता है कि गिनती किस बेस से शुरू की जाती है:

• फ्रेम 1 पहले बेस से शुरू होता है।
• फ्रेम 2 दूसरे बेस से शुरू होता है, पहले बेस को छोड़कर।
• फ्रेम 3 तीसरे बेस से शुरू होता है, पहले दो बेस को छोड़कर।

फ्रेम को केवल एक बेस भी खिसकाने से उसके बाद का हर कोडोन बदल जाता है, इसलिए एक ही अनुक्रम तीन पूरी तरह से अलग अमीनो अम्ल श्रृंखलाएँ उत्पन्न कर सकता है। आमतौर पर किसी जीन का केवल एक ही फ्रेम वास्तविक कोडिंग फ्रेम होता है।

पहले स्टार्ट कोडोन तक स्कैन करना

डिफ़ॉल्ट रूप से, यह उपकरण चुने गए फ्रेम के पहले बेस से अनुवाद शुरू करता है, चाहे वह कोई भी कोडोन हो। यह इस बात से मेल खाता है कि उपकरण हमेशा से कैसे काम करता आया है, और यह उस अनुक्रम का अनुवाद करने के लिए उपयोगी है जिसके बारे में पहले से मालूम है कि वह स्थिति एक से फ्रेम में है।

वैकल्पिक "पहले स्टार्ट कोडोन तक स्कैन करें" सेटिंग यह बदलती है कि अनुवाद कहाँ से शुरू होता है, न कि यह कि अनुवाद कैसे किया जाता है। जब यह चालू होती है, तो उपकरण चुने गए फ्रेम में पहले ATG कोडोन की तलाश करता है और वहीं से अनुवाद शुरू करता है, उससे पहले के सभी बेस को छोड़ देता है। यह इस बात को दर्शाता है कि राइबोसोम एक ओपन रीडिंग फ्रेम (ORF) की शुरुआत कैसे खोजता है, बजाय इसके कि एक लंबे अनुक्रम में किसी मनमाने बिंदु से अनुवाद करे। यदि उस फ्रेम में कोई ATG मौजूद नहीं है, तो उपकरण अनुमान लगाने के बजाय यह बताता है कि कोई स्टार्ट कोडोन नहीं मिला।

इस सेटिंग को बंद करने पर मूल व्यवहार लौट आता है: फ्रेम की बिल्कुल शुरुआत से अनुवाद।

DNA से प्रोटीन अनुवाद की गणना कैसे करें

1. एक DNA या RNA अनुक्रम दर्ज करें। स्पेस, लाइन ब्रेक, अंक और FASTA-शैली के अक्षरों को स्वतः अनदेखा कर दिया जाता है।
2. एक रीडिंग फ्रेम चुनें: 1, 2 या 3।
3. फ्रेम की शुरुआत के बजाय पहले इन-फ्रेम ATG से शुरू करने के लिए, वैकल्पिक रूप से "पहले स्टार्ट कोडोन तक स्कैन करें" चालू करें।
4. उपकरण अनुक्रम को एक बार में तीन बेस पढ़ता है, प्रत्येक कोडोन को मानक आनुवंशिक कोड में खोजता है, और पहले स्टॉप कोडोन पर रुक जाता है।
5. परिणाम प्रोटीन अनुक्रम होता है, जिसे एक-अक्षर वाले अमीनो अम्ल कोड में लिखा जाता है, साथ ही एक कोडोन-दर-कोडोन विवरण भी दिया जाता है।

हल किया गया उदाहरण

अनुक्रम: ATGGCCTAA, रीडिंग फ्रेम 1, स्टार्ट-कोडोन स्कैनिंग बंद।

प्रोटीन MA है। TAA पर अनुवाद रुक जाता है, इसलिए उसके बाद कुछ भी नहीं पढ़ा जाता।

अब एक लंबा अनुक्रम लें, CCCATGGCCTAA, फ्रेम 1 में। स्कैनिंग बंद होने पर, उपकरण बिल्कुल पहले बेस से पढ़ता है: CCC (Pro), ATG (Met), GCC (Ala), फिर TAA (stop), जिससे प्रोटीन PMA मिलता है। स्कैनिंग चालू होने पर, उपकरण CCC को छोड़ देता है, पहले ATG से शुरू करता है, और ATG (Met), GCC (Ala), फिर TAA (stop) पढ़ता है, जिससे प्रोटीन MA मिलता है। दोनों ही एक ही अनुक्रम के सही परिणाम हैं; वे अलग-अलग प्रश्नों के उत्तर देते हैं, एक फ्रेम में सब कुछ पढ़ता है, दूसरा केवल उस ओपन रीडिंग फ्रेम को पढ़ता है जो ATG से शुरू होता है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

कोडोन क्या है?

कोडोन तीन DNA या RNA बेस का एक समूह होता है। मानक आनुवंशिक कोड के अनुसार, 64 संभावित कोडोन में से प्रत्येक एक अमीनो अम्ल या एक स्टॉप संकेत को दर्शाता है।

अनुवाद स्टॉप कोडोन पर क्यों रुक जाता है?

TAA, TAG और TGA किसी अमीनो अम्ल के लिए कोड नहीं करते। ये स्टॉप संकेत होते हैं। एक वास्तविक जीन को पढ़ने वाला राइबोसोम उस बिंदु पर पूर्ण प्रोटीन श्रृंखला को छोड़ देता है, इसलिए उपकरण भी वैसा ही करता है और उसके बाद के किसी भी बेस को अनदेखा कर देता है।

रीडिंग फ्रेम क्या है, और यह क्यों महत्वपूर्ण है?

यह वह शुरुआती बिंदु है जिसका उपयोग किसी अनुक्रम को कोडोन में विभाजित करने के लिए किया जाता है। एक या दो बेस बाद से शुरू करने पर उसके बाद का हर कोडोन बदल जाता है, इसलिए एक ही DNA को तीन अलग-अलग तरीकों से पढ़ा जा सकता है, जिनमें से आमतौर पर केवल एक ही वास्तविक कोडिंग अनुक्रम होता है।

"पहले स्टार्ट कोडोन तक स्कैन करें" क्या बदलता है?

यह बदलता है कि अनुवाद कहाँ से शुरू होता है, न कि उपयोग किया जाने वाला आनुवंशिक कोड। इसके चालू होने पर, उपकरण चुने गए फ्रेम में आगे बढ़कर पहले ATG तक जाता है और वहीं से अनुवाद करता है, जिस तरह राइबोसोम एक स्टार्ट कोडोन से शुरू करता है। इसके बंद होने पर, अनुवाद फ्रेम के बिल्कुल पहले बेस से शुरू होता है।

क्या मैं RNA अनुक्रम पेस्ट कर सकता हूँ?

हाँ। उपकरण U को T के समान मानता है, क्योंकि RNA का यूरेसिल और DNA का थाइमीन एक ही कोडोन अर्थ में जोड़ी बनाते हैं। बड़े और छोटे दोनों प्रकार के अक्षर स्वीकार किए जाते हैं।

यदि मेरे अनुक्रम में A, C, G, T या U के अलावा अन्य अक्षर हों तो क्या होता है?

उपकरण अमान्य अक्षरों को चिह्नित करता है और अनुक्रम का अनुवाद नहीं करता। इसमें N जैसे अस्पष्टता कोड शामिल हैं, जो निम्न-गुणवत्ता वाले सीक्वेंसिंग डेटा में आम हैं लेकिन अनुवाद के लिए मान्य इनपुट नहीं हैं।

यदि अनुक्रम की लंबाई तीन का गुणज न हो तो क्या होता है?

उपकरण हर संभव पूर्ण कोडोन का अनुवाद करता है और बचे हुए एक या दो बेस को अलग से बताता है, बिना यह अनुमान लगाए कि वे क्या कोड कर सकते हैं।