Traduttore da DNA a Proteina - Convertitore Codoni e Amminoacidi

Un traduttore da DNA a proteina converte una sequenza di DNA o RNA nella catena di amminoacidi che essa codifica, usando il codice genetico standard. Legge la sequenza tre basi alla volta e cerca ogni tripletta in una tabella fissa di 64 codoni.

Come funziona la traduzione

Un gene è scritto con quattro lettere: A, C, G e T (oppure U nell'RNA). Le cellule leggono queste lettere in gruppi non sovrapposti di tre, chiamati codoni. Ogni codone rappresenta un amminoacido, oppure un segnale di stop che termina la catena.

Lo strumento prima ripulisce l'input. Converte le lettere minuscole in maiuscole, rimuove spazi, interruzioni di riga e cifre, e trasforma ogni U in T, poiché l'uracile dell'RNA si accoppia con lo stesso codone della timina del DNA. Rifiuta poi qualsiasi carattere diverso da A, C, G o T, come i codici di ambiguità del tipo N, in modo che una sequenza non venga mai tradotta in modo errato senza che l'utente se ne accorga.

Il codice genetico standard

Lo strumento usa la Tabella di Traduzione NCBI 1, "Il Codice Standard", il codice genetico usato dalla maggior parte degli organismi, compreso l'uomo. Assegna ciascuno dei 64 codoni possibili a uno dei 20 amminoacidi oppure a un segnale di stop.

Tre codoni sono codoni di stop: TAA, TAG e TGA. Nessuno di essi codifica un amminoacido. Quando lo strumento ne incontra uno, la traduzione termina in quel punto. Il codone di stop non viene aggiunto alla proteina, e le basi successive vengono ignorate.

Il codone ATG codifica l'amminoacido metionina (Met, M). Nella maggior parte degli organismi, ATG funge anche da codone di start, il codone in cui un ribosoma inizia a leggere un gene.

Frame di lettura

Una sequenza di DNA può essere letta in tre modi diversi, chiamati frame di lettura, a seconda della base da cui si inizia a contare:

• Il frame 1 inizia dalla prima base.
• Il frame 2 inizia dalla seconda base, saltando la prima.
• Il frame 3 inizia dalla terza base, saltando le prime due.

Spostare il frame anche di una sola base cambia ogni codone successivo, quindi la stessa sequenza può produrre tre catene di amminoacidi completamente diverse. Di solito solo un frame è il vero frame codificante di un gene.

Ricerca del primo codone di start

Per impostazione predefinita, lo strumento traduce a partire dalla prima base del frame scelto, qualunque sia il codone che vi si trova. Questo corrisponde al funzionamento originale dello strumento ed è utile per tradurre una sequenza di cui si sa già che è in frame a partire dalla posizione uno.

L'impostazione opzionale "cerca il primo codone di start" cambia dove inizia la traduzione, non il modo in cui traduce. Quando è attivata, lo strumento cerca lungo il frame scelto il primo codone ATG e inizia a tradurre da lì, saltando tutte le basi precedenti. Questo riproduce il modo in cui un ribosoma trova l'inizio di un open reading frame (ORF), invece di tradurre da un punto arbitrario in una sequenza più lunga. Se in quel frame non esiste alcun ATG, lo strumento segnala che non è stato trovato alcun codone di start, invece di indovinare.

Disattivando l'impostazione si torna al comportamento originale: la traduzione parte dall'inizio del frame.

Come calcolare una traduzione da DNA a proteina

1. Inserisci una sequenza di DNA o RNA. Spazi, interruzioni di riga, cifre e caratteri in stile FASTA vengono ignorati automaticamente.
2. Scegli un frame di lettura: 1, 2 o 3.
3. Facoltativamente, attiva "cerca il primo codone di start" per iniziare dal primo ATG nel frame invece che dall'inizio del frame.
4. Lo strumento legge la sequenza tre basi alla volta, cerca ogni codone nel codice genetico standard e si ferma al primo codone di stop.
5. Il risultato è la sequenza proteica, scritta come codici amminoacidici a una lettera, insieme a un'analisi codone per codone.

Esempio svolto

Sequenza: ATGGCCTAA, frame di lettura 1, ricerca del codone di start disattivata.

La proteina è MA. La traduzione si ferma a TAA, quindi nulla dopo di esso viene letto.

Ora si consideri una sequenza più lunga, CCCATGGCCTAA, nel frame 1. Con la ricerca disattivata, lo strumento legge dalla primissima base: CCC (Pro), ATG (Met), GCC (Ala), poi TAA (stop), ottenendo la proteina PMA. Con la ricerca attivata, lo strumento salta CCC, inizia dal primo ATG e legge ATG (Met), GCC (Ala), poi TAA (stop), ottenendo la proteina MA. Entrambi sono risultati corretti della stessa sequenza; rispondono a domande diverse, uno leggendo tutto ciò che si trova nel frame, l'altro leggendo solo l'open reading frame che inizia con ATG.

Domande frequenti

Che cos'è un codone?

Un codone è un gruppo di tre basi di DNA o RNA. Ciascuno dei 64 codoni possibili rappresenta un amminoacido o un segnale di stop, secondo il codice genetico standard.

Perché la traduzione si ferma a un codone di stop?

TAA, TAG e TGA non codificano alcun amminoacido. Sono segnali di stop. Un ribosoma che legge un gene reale rilascia in quel punto la catena proteica completata, quindi lo strumento fa lo stesso e ignora le basi successive.

Che cos'è un frame di lettura, e perché è importante?

È il punto di partenza usato per suddividere una sequenza in codoni. Iniziare una o due basi più tardi cambia ogni codone successivo, quindi lo stesso DNA può essere letto in tre modi diversi, di cui di solito solo uno è la sequenza codificante reale.

Cosa cambia l'opzione "cerca il primo codone di start"?

Cambia dove inizia la traduzione, non il codice genetico usato. Quando è attivata, lo strumento salta avanti nel frame scelto fino al primo ATG e traduce da lì, come fa un ribosoma che parte da un codone di start. Quando è disattivata, la traduzione inizia dalla primissima base del frame.

Posso incollare una sequenza di RNA?

Sì. Lo strumento tratta la U come la T, poiché l'uracile dell'RNA e la timina del DNA si accoppiano con lo stesso significato codonico. Sono accettate sia le lettere maiuscole sia quelle minuscole.

Cosa succede se la mia sequenza contiene lettere diverse da A, C, G, T o U?

Lo strumento segnala i caratteri non validi e non traduce la sequenza. Questo vale anche per i codici di ambiguità come N, comuni nei dati di sequenziamento di bassa qualità ma non validi come input per la traduzione.

E se la lunghezza della sequenza non è un multiplo di tre?

Lo strumento traduce ogni codone completo che riesce a formare e segnala separatamente le une o due basi residue, senza indovinare cosa potrebbero codificare.