DNS-fehérje fordító - Kodon- és aminosav-átalakító

A DNS-fehérje fordító egy DNS- vagy RNS-szekvenciát alakít át az általa kódolt aminosavláncra, a standard genetikai kód alapján. A szekvenciát háromas bázisblokkonként olvassa, és minden triplethez megkeresi a megfelelő bejegyzést a 64 kodonból álló rögzített táblázatban.

Hogyan működik a fordítás

Egy gén négy betűvel van felírva: A, C, G és T (vagy RNS esetén U). A sejtek ezeket a betűket egymást nem átfedő, hármas csoportokban olvassák, amelyeket kodonoknak neveznek. Minden kodon egy aminosavat jelöl, vagy egy stopjelet, amely lezárja a láncot.

Az eszköz először megtisztítja a bemenetet. A kisbetűket nagybetűre alakítja, eltávolítja a szóközöket, sortöréseket és számjegyeket, valamint minden U-t T-re cserél, mivel az RNS-ben lévő uracil ugyanazt a kodonjelentést hordozza, mint a DNS-ben a timin. Ezután elutasít minden olyan karaktert, amely nem A, C, G vagy T, például az N-hez hasonló bizonytalansági kódokat, hogy egy szekvencia soha ne legyen figyelmeztetés nélkül hibásan lefordítva.

A standard genetikai kód

Az eszköz az NCBI 1. fordítási táblázatát használja, a "standard kódot", amelyet a legtöbb élőlény, köztük az ember is használ. A táblázat a 64 lehetséges kodon mindegyikéhez hozzárendel egyet a 20 aminosav közül, vagy egy stopjelet.

Három kodon stopkodon: TAA, TAG és TGA. Egyikük sem kódol aminosavat. Amikor az eszköz eléri az egyiket, ott befejezi a fordítást. Maga a stopkodon nem kerül be a fehérjébe, és az utána következő bázisokat figyelmen kívül hagyja.

Az ATG kodon a metionin (Met, M) aminosavat kódolja. A legtöbb élőlényben az ATG egyben start kodonként is működik, vagyis azon a kodonon, amelynél a riboszóma elkezdi olvasni a gént.

Leolvasási keretek

Egy DNS-szekvencia háromféleképpen olvasható, ezeket leolvasási kereteknek nevezik, attól függően, hogy melyik bázistól kezdődik a számolás:

• Az 1. keret az első bázisnál kezdődik.
• A 2. keret a második bázisnál kezdődik, kihagyva az elsőt.
• A 3. keret a harmadik bázisnál kezdődik, kihagyva az első kettőt.

A keret akár egyetlen bázissal való eltolása is megváltoztatja az utána következő összes kodont, így ugyanaz a szekvencia három teljesen eltérő aminosavláncot is eredményezhet. Általában csak egy keret a gén valódi kódoló kerete.

Keresés az első start kodonig

Alapértelmezés szerint az eszköz a kiválasztott keret első bázisától kezdve fordít, bármi legyen is az ott lévő kodon. Ez megfelel annak, ahogyan az eszköz mindig is működött, és hasznos olyan szekvencia fordításához, amelyről már tudja, hogy az első pozíciótól kezdve keretben van.

Az opcionális "keresés az első start kodonig" beállítás azt változtatja meg, hogy hol kezdődik a fordítás, nem pedig azt, hogyan zajlik. Ha be van kapcsolva, az eszköz végignézi a kiválasztott keretet az első ATG kodonig, és onnan kezdi a fordítást, kihagyva az előtte lévő bázisokat. Ez azt utánozza, ahogyan a riboszóma megtalálja egy nyitott leolvasási keret (ORF) kezdetét, ahelyett hogy egy hosszabb szekvencia tetszőleges pontjától fordítana. Ha az adott keretben nincs ATG, az eszköz jelzi, hogy nem talált start kodont, ahelyett hogy találgatna.

A beállítás kikapcsolása visszaállítja az eredeti működést: a fordítás a keret legelső bázisától kezdődik.

Hogyan számítható ki a DNS-fehérje fordítás

1. Adjon meg egy DNS- vagy RNS-szekvenciát. A szóközöket, sortöréseket, számjegyeket és a FASTA formátumú karaktereket a rendszer automatikusan figyelmen kívül hagyja.
2. Válasszon leolvasási keretet: 1, 2 vagy 3.
3. Igény szerint kapcsolja be a "keresés az első start kodonig" beállítást, hogy a kereten belüli első ATG-nél kezdje a fordítást a keret eleje helyett.
4. Az eszköz háromas bázisblokkonként olvassa a szekvenciát, minden kodonhoz megkeresi a megfelelő bejegyzést a standard genetikai kódban, és megáll az első stopkodonnál.
5. Az eredmény a fehérjeszekvencia, egybetűs aminosavkódokkal felírva, kodononkénti bontással együtt.

Kidolgozott példa

Szekvencia: ATGGCCTAA, 1. leolvasási keret, start kodon keresése kikapcsolva.

A fehérje MA. A fordítás a TAA-nál megáll, így az utána következő rész nem kerül beolvasásra.

Vegyünk most egy hosszabb szekvenciát, CCCATGGCCTAA-t, az 1. keretben. Kikapcsolt kereséssel az eszköz a legelső bázistól olvas: CCC (Pro), ATG (Met), GCC (Ala), majd TAA (stop), így a fehérje PMA lesz. Bekapcsolt kereséssel az eszköz kihagyja a CCC-t, az első ATG-nél kezd, és ATG (Met), GCC (Ala), majd TAA (stop) sorrendben olvas, így a fehérje MA lesz. Mindkettő helyes eredménye ugyanannak a szekvenciának, csak eltérő kérdésekre válaszolnak: az egyik a keret teljes tartalmát olvassa, a másik csak az ATG-nél kezdődő nyitott leolvasási keretet.

Gyakran ismételt kérdések

Mi az a kodon?

A kodon három DNS- vagy RNS-bázisból álló csoport. A 64 lehetséges kodon mindegyike egy aminosavat vagy egy stopjelet jelöl, a standard genetikai kód szerint.

Miért áll le a fordítás egy stopkodonnál?

A TAA, a TAG és a TGA nem kódol aminosavat. Ezek stopjelek. Egy valódi gént olvasó riboszóma ezen a ponton engedi el a kész fehérjeláncot, ezért az eszköz is így jár el, és figyelmen kívül hagyja az utána következő bázisokat.

Mi az a leolvasási keret, és miért fontos?

Ez az a kiindulópont, amely alapján a szekvenciát kodonokra osztják. Ha a kezdés egy vagy két bázissal később történik, az megváltoztatja az utána következő összes kodont, így ugyanaz a DNS háromféleképpen olvasható, és ezek közül általában csak egy a valódi kódoló szekvencia.

Mit változtat meg a "keresés az első start kodonig" beállítás?

Azt változtatja meg, hogy hol kezdődik a fordítás, nem pedig a használt genetikai kódot. Bekapcsolva az eszköz előreugrik a kiválasztott keretben az első ATG-ig, és onnan fordít, ahogyan a riboszóma is a start kodonnál kezd. Kikapcsolva a fordítás a keret legelső bázisánál kezdődik.

Beilleszthetek RNS-szekvenciát?

Igen. Az eszköz az U-t ugyanúgy kezeli, mint a T-t, mivel az RNS-ben lévő uracil és a DNS-ben lévő timin ugyanazt a kodonjelentést hordozza. Mind a nagybetűk, mind a kisbetűk elfogadottak.

Mi történik, ha a szekvencia az A, C, G, T vagy U betűktől eltérő betűket tartalmaz?

Az eszköz jelzi az érvénytelen karaktereket, és nem fordítja le a szekvenciát. Ez vonatkozik az olyan bizonytalansági kódokra is, mint az N, amelyek gyakoriak a gyenge minőségű szekvenálási adatokban, de nem érvényes bemenetek a fordításhoz.

Mi történik, ha a szekvencia hossza nem osztható hárommal?

Az eszköz lefordít minden teljes kodont, amit csak tud, és külön jelzi a megmaradó egy vagy két bázist, anélkül hogy találgatná, mit kódolhatnának.