DNA-단백질 번역기 - 코돈 및 아미노산 변환기

DNA-단백질 번역기는 표준 유전 부호를 사용해 DNA 또는 RNA 서열을 그것이 암호화하는 아미노산 사슬로 변환하는 도구다. 서열을 세 염기씩 읽어 64개 코돈으로 이루어진 고정 표에서 각 삼중자를 찾아본다.

번역 원리

유전자는 A, C, G, T(RNA에서는 U) 네 글자로 쓰인다. 세포는 이 글자들을 코돈이라 부르는, 겹치지 않는 세 글자 단위로 읽는다. 각 코돈은 하나의 아미노산을 나타내거나 사슬을 끝내는 정지 신호를 나타낸다.

이 도구는 먼저 입력을 정리한다. 소문자를 대문자로 바꾸고, 공백과 줄바꿈과 숫자를 제거하며, RNA의 우라실이 DNA의 티민과 같은 코돈으로 짝을 이루므로 모든 U를 T로 바꾼다. 그런 다음 N 같은 모호 부호를 포함해 A, C, G, T가 아닌 문자는 모두 거부하므로, 서열이 조용히 잘못 번역되는 일은 없다.

표준 유전 부호

이 도구는 사람을 포함한 대부분의 생물이 사용하는 유전 부호인 NCBI 번역표 1 "표준 부호"를 사용한다. 가능한 64개 코돈 각각을 20개 아미노산 중 하나 또는 정지 신호에 배정한다.

정지 코돈은 TAA, TAG, TGA 세 가지다. 이들은 어떤 아미노산도 암호화하지 않는다. 도구가 정지 코돈에 도달하면 그 지점에서 번역을 마친다. 정지 코돈 자체는 단백질에 추가되지 않으며, 그 이후의 염기는 무시된다.

코돈 ATG는 아미노산 메티오닌(Met, M)을 암호화한다. 대부분의 생물에서 ATG는 리보솜이 유전자 읽기를 시작하는 코돈인 시작 코돈 역할도 한다.

리딩 프레임

DNA 서열은 어느 염기부터 세기 시작하느냐에 따라 리딩 프레임이라 부르는 세 가지 다른 방식으로 읽을 수 있다.

• 프레임 1은 첫 번째 염기에서 시작한다.
• 프레임 2는 첫 번째 염기를 건너뛰고 두 번째 염기에서 시작한다.
• 프레임 3은 처음 두 염기를 건너뛰고 세 번째 염기에서 시작한다.

프레임을 단 하나의 염기만 옮겨도 그 이후의 모든 코돈이 바뀌므로, 같은 서열에서 완전히 다른 세 가지 아미노산 사슬이 나올 수 있다. 보통 한 프레임만이 유전자의 실제 암호화 프레임이다.

첫 시작 코돈까지 탐색하기

기본적으로 이 도구는 선택한 프레임의 첫 번째 염기부터 그것이 어떤 코돈이든 상관없이 번역을 시작한다. 이는 도구가 원래 작동해 온 방식과 일치하며, 첫 위치부터 이미 프레임이 맞는 것으로 알고 있는 서열을 번역할 때 유용하다.

선택 항목인 "첫 시작 코돈까지 탐색" 설정은 번역 방식이 아니라 번역이 시작되는 위치를 바꾼다. 이 설정을 켜면 도구는 선택한 프레임을 따라 첫 번째 ATG 코돈을 찾아 그 지점부터 번역을 시작하며, 그 앞의 염기는 건너뛴다. 이는 더 긴 서열의 임의 지점에서 번역하는 대신, 리보솜이 열린 해독틀(ORF)의 시작을 찾는 방식을 그대로 따른 것이다. 해당 프레임에 ATG가 없으면 도구는 추측하는 대신 시작 코돈을 찾지 못했다고 알린다.

이 설정을 끄면 프레임의 맨 처음부터 번역하는 원래 방식으로 돌아간다.

DNA-단백질 번역을 계산하는 방법

1. DNA 또는 RNA 서열을 입력한다. 공백, 줄바꿈, 숫자, FASTA 형식 문자는 자동으로 무시된다.
2. 리딩 프레임 1, 2, 3 중 하나를 선택한다.
3. 필요하다면 "첫 시작 코돈까지 탐색"을 켜서 프레임의 시작 대신 첫 번째 프레임 내 ATG부터 시작하게 한다.
4. 도구는 서열을 세 염기씩 읽고, 각 코돈을 표준 유전 부호에서 찾아보며, 첫 정지 코돈에서 멈춘다.
5. 결과는 한 글자 아미노산 코드로 쓰인 단백질 서열과 코돈별 분석이다.

예제

서열: ATGGCCTAA, 리딩 프레임 1, 시작 코돈 탐색 꺼짐.

단백질은 MA다. TAA에서 번역이 멈추므로 그 이후는 읽지 않는다.

이번에는 더 긴 서열 CCCATGGCCTAA를 프레임 1로 살펴보자. 탐색이 꺼진 상태에서는 도구가 맨 첫 염기부터 읽어 CCC(Pro), ATG(Met), GCC(Ala), 그리고 TAA(정지)를 거쳐 단백질 PMA를 만든다. 탐색을 켜면 도구는 CCC를 건너뛰고 첫 번째 ATG에서 시작해 ATG(Met), GCC(Ala), TAA(정지)를 읽어 단백질 MA를 만든다. 둘 다 같은 서열의 올바른 결과이며, 서로 다른 질문에 답한다. 하나는 프레임 안의 모든 것을 읽고, 다른 하나는 ATG에서 시작하는 열린 해독틀만 읽는다.

자주 묻는 질문

코돈이란 무엇인가?

코돈은 DNA 또는 RNA 염기 세 개로 이루어진 그룹이다. 가능한 64개 코돈은 각각 표준 유전 부호에 따라 하나의 아미노산 또는 정지 신호를 나타낸다.

번역은 왜 정지 코돈에서 멈추는가?

TAA, TAG, TGA는 어떤 아미노산도 암호화하지 않는다. 이들은 정지 신호다. 실제 유전자를 읽는 리보솜은 그 지점에서 완성된 단백질 사슬을 방출하므로, 이 도구도 똑같이 하며 그 이후의 염기는 무시한다.

리딩 프레임이란 무엇이며 왜 중요한가?

서열을 코돈으로 나눌 때 사용하는 시작 지점이다. 한두 염기 늦게 시작하면 그 이후의 모든 코돈이 바뀌므로, 같은 DNA도 세 가지 다른 방식으로 읽을 수 있으며 그중 보통 하나만 실제 암호화 서열이다.

"첫 시작 코돈까지 탐색"은 무엇을 바꾸는가?

사용되는 유전 부호가 아니라 번역이 시작되는 위치를 바꾼다. 이를 켜면 도구는 선택한 프레임에서 첫 번째 ATG까지 앞으로 건너뛰어 그곳부터 번역하는데, 이는 리보솜이 시작 코돈에서 시작하는 방식과 같다. 끄면 번역은 프레임의 맨 첫 염기에서 시작한다.

RNA 서열을 붙여넣어도 되는가?

그렇다. RNA의 우라실과 DNA의 티민이 같은 코돈 의미로 짝을 이루므로, 이 도구는 U를 T와 동일하게 취급한다. 대문자와 소문자 모두 허용된다.

서열에 A, C, G, T, U 이외의 문자가 있으면 어떻게 되는가?

도구는 잘못된 문자를 표시하고 서열을 번역하지 않는다. 여기에는 저품질 시퀀싱 데이터에서 흔히 나타나지만 번역에 유효한 입력이 아닌 N 같은 모호 부호도 포함된다.

서열 길이가 3의 배수가 아니면 어떻게 되는가?

도구는 가능한 모든 완전한 코돈을 번역하고, 남은 한두 염기는 무엇을 암호화할지 추측하지 않고 따로 보고한다.