Translator DNA na białko - konwerter kodonów i aminokwasów

Translator DNA na białko zamienia sekwencję DNA lub RNA na łańcuch aminokwasów, który ona koduje, zgodnie ze standardowym kodem genetycznym. Odczytuje sekwencję po trzy zasady naraz i sprawdza każdy triplet w stałej tabeli 64 kodonów.

Jak działa translacja

Gen zapisany jest za pomocą czterech liter: A, C, G i T (lub U w RNA). Komórki odczytują te litery w nienachodzących na siebie grupach po trzy, zwanych kodonami. Każdy kodon odpowiada jednemu aminokwasowi albo sygnałowi stop, który kończy łańcuch.

Narzędzie najpierw oczyszcza wprowadzony tekst. Zamienia małe litery na wielkie, usuwa spacje, znaki nowej linii i cyfry, a każde U zamienia na T, ponieważ uracyl RNA łączy się w parę tak samo jak tymina DNA w tym samym kodonie. Następnie odrzuca każdy znak, który nie jest A, C, G ani T, na przykład kody niejednoznaczności takie jak N, dzięki czemu sekwencja nigdy nie zostaje przetłumaczona błędnie bez ostrzeżenia.

Standardowy kod genetyczny

Narzędzie korzysta z tabeli translacji NCBI numer 1, nazywanej "kodem standardowym", czyli kodu genetycznego używanego przez większość organizmów, w tym przez człowieka. Przypisuje każdemu z 64 możliwych kodonów jeden z 20 aminokwasów albo sygnał stop.

Trzy kodony to kodony stop: TAA, TAG i TGA. Żaden z nich nie koduje aminokwasu. Gdy narzędzie napotka jeden z nich, kończy w tym miejscu translację. Sam kodon stop nie jest dodawany do białka, a zasady znajdujące się po nim są pomijane.

Kodon ATG koduje aminokwas metioninę (Met, M). U większości organizmów ATG pełni też funkcję kodonu start, czyli kodonu, od którego rybosom zaczyna odczyt genu.

Ramki odczytu

Sekwencję DNA można odczytać na trzy różne sposoby, zwane ramkami odczytu, w zależności od tego, od której zasady zaczyna się liczenie:

• Ramka 1 zaczyna się od pierwszej zasady.
• Ramka 2 zaczyna się od drugiej zasady, pomijając pierwszą.
• Ramka 3 zaczyna się od trzeciej zasady, pomijając dwie pierwsze.

Przesunięcie ramki nawet o jedną zasadę zmienia każdy kodon znajdujący się dalej, dlatego ta sama sekwencja może dać trzy zupełnie różne łańcuchy aminokwasów. Zwykle tylko jedna ramka jest rzeczywistą ramką kodującą genu.

Skanowanie do pierwszego kodonu start

Domyślnie narzędzie tłumaczy sekwencję od pierwszej zasady wybranej ramki, niezależnie od tego, jaki kodon się tam znajduje. Odpowiada to sposobowi, w jaki narzędzie działało zawsze, i jest przydatne przy tłumaczeniu sekwencji, o której wiadomo już, że jest w ramce od pozycji pierwszej.

Opcjonalne ustawienie "skanuj do pierwszego kodonu start" zmienia miejsce, w którym zaczyna się translacja, a nie sposób tłumaczenia. Po włączeniu narzędzie przeszukuje wybraną ramkę w poszukiwaniu pierwszego kodonu ATG i zaczyna tłumaczenie od tego miejsca, pomijając wszystkie zasady przed nim. Odzwierciedla to sposób, w jaki rybosom znajduje początek otwartej ramki odczytu (ORF), zamiast tłumaczyć od dowolnego punktu w dłuższej sekwencji. Jeśli w danej ramce nie ma żadnego ATG, narzędzie zgłasza, że nie znaleziono kodonu start, zamiast zgadywać.

Wyłączenie tego ustawienia przywraca pierwotne działanie: translację od samego początku ramki.

Jak obliczyć translację DNA na białko

1. Wprowadź sekwencję DNA lub RNA. Spacje, znaki nowej linii, cyfry i znaki charakterystyczne dla formatu FASTA są pomijane automatycznie.
2. Wybierz ramkę odczytu: 1, 2 lub 3.
3. Opcjonalnie włącz "skanuj do pierwszego kodonu start", aby zacząć od pierwszego ATG w ramce zamiast od jej początku.
4. Narzędzie odczytuje sekwencję po trzy zasady naraz, sprawdza każdy kodon w standardowym kodzie genetycznym i zatrzymuje się na pierwszym kodonie stop.
5. Wynikiem jest sekwencja białka, zapisana jako jednoliterowe kody aminokwasów, wraz z podziałem kodon po kodonie.

Przykład obliczeniowy

Sekwencja: ATGGCCTAA, ramka odczytu 1, skanowanie kodonu start wyłączone.

Białko to MA. Translacja zatrzymuje się na TAA, więc nic po nim nie jest odczytywane.

Weźmy teraz dłuższą sekwencję, CCCATGGCCTAA, w ramce 1. Przy wyłączonym skanowaniu narzędzie odczytuje od samej pierwszej zasady: CCC (Pro), ATG (Met), GCC (Ala), a następnie TAA (stop), co daje białko PMA. Po włączeniu skanowania narzędzie pomija CCC, zaczyna od pierwszego ATG i odczytuje ATG (Met), GCC (Ala), a następnie TAA (stop), co daje białko MA. Oba wyniki są poprawne dla tej samej sekwencji; odpowiadają na różne pytania - jeden odczytuje wszystko w danej ramce, drugi tylko otwartą ramkę odczytu zaczynającą się od ATG.

Najczęściej zadawane pytania

Czym jest kodon?

Kodon to grupa trzech zasad DNA lub RNA. Każdy z 64 możliwych kodonów odpowiada jednemu aminokwasowi albo sygnałowi stop, zgodnie ze standardowym kodem genetycznym.

Dlaczego translacja zatrzymuje się na kodonie stop?

TAA, TAG i TGA nie kodują żadnego aminokwasu. Są sygnałami stop. Rybosom odczytujący prawdziwy gen uwalnia w tym miejscu gotowy łańcuch białkowy, więc narzędzie postępuje tak samo i pomija wszystkie zasady znajdujące się po nim.

Czym jest ramka odczytu i dlaczego ma znaczenie?

To punkt początkowy używany do podziału sekwencji na kodony. Rozpoczęcie odczytu jedną lub dwiema zasadami później zmienia każdy kolejny kodon, dlatego to samo DNA można odczytać na trzy różne sposoby, z których zwykle tylko jeden jest rzeczywistą sekwencją kodującą.

Co zmienia opcja "skanuj do pierwszego kodonu start"?

Zmienia miejsce rozpoczęcia translacji, a nie użyty kod genetyczny. Po jej włączeniu narzędzie przeskakuje w wybranej ramce do pierwszego ATG i tłumaczy od tego miejsca, tak jak rybosom zaczyna od kodonu start. Po jej wyłączeniu translacja zaczyna się od samej pierwszej zasady ramki.

Czy mogę wkleić sekwencję RNA?

Tak. Narzędzie traktuje U tak samo jak T, ponieważ uracyl RNA i tymina DNA tworzą parę o takim samym znaczeniu kodonowym. Akceptowane są zarówno wielkie, jak i małe litery.

Co się stanie, jeśli moja sekwencja zawiera litery inne niż A, C, G, T lub U?

Narzędzie oznacza nieprawidłowe znaki i nie tłumaczy sekwencji. Dotyczy to również kodów niejednoznaczności, takich jak N, które są częste w danych z sekwencjonowania o niskiej jakości, ale nie są prawidłowymi danymi wejściowymi do translacji.

Co jeśli długość sekwencji nie jest wielokrotnością trzech?

Narzędzie tłumaczy każdy pełny kodon, jaki jest w stanie utworzyć, a pozostałą jedną lub dwie zasady zgłasza osobno, bez zgadywania, co mogłyby kodować.