Traducător ADN în proteine - Convertor codoni și aminoacizi

Un traducător ADN în proteine transformă o secvență de ADN sau ARN în lanțul de aminoacizi pe care aceasta îl codifică, folosind codul genetic standard. Acesta citește secvența câte trei baze o dată și caută fiecare triplet într-un tabel fix cu 64 de codoni.

Cum funcționează traducerea

O genă este scrisă cu patru litere: A, C, G și T (sau U în ARN). Celulele citesc aceste litere în grupuri de câte trei, care nu se suprapun, numite codoni. Fiecare codon reprezintă un aminoacid sau un semnal stop care încheie lanțul.

Acest instrument curăță mai întâi datele introduse. Convertește literele mici în majuscule, elimină spațiile, saltul de rând și cifrele și înlocuiește fiecare U cu T, deoarece uracilul din ARN corespunde aceluiași codon ca timina din ADN. Apoi respinge orice caracter care nu este A, C, G sau T, cum ar fi codurile de ambiguitate precum N, astfel încât o secvență nu este niciodată tradusă greșit fără avertisment.

Codul genetic standard

Instrumentul folosește tabelul de traducere NCBI 1, „Codul standard”, codul genetic folosit de majoritatea organismelor, inclusiv de oameni. Acesta atribuie fiecăruia dintre cei 64 de codoni posibili unul dintre cei 20 de aminoacizi sau un semnal stop.

Trei codoni sunt codoni stop: TAA, TAG și TGA. Niciunul dintre aceștia nu codifică un aminoacid. Când instrumentul ajunge la unul dintre ei, oprește traducerea în acel punct. Codonul stop în sine nu este adăugat la proteină, iar bazele de după el sunt ignorate.

Codonul ATG codifică aminoacidul metionină (Met, M). La majoritatea organismelor, ATG funcționează și ca codon start, codonul de la care un ribozom începe citirea unei gene.

Cadre de citire

O secvență de ADN poate fi citită în trei moduri diferite, numite cadre de citire, în funcție de baza de la care se începe numărătoarea:

• Cadrul 1 începe de la prima bază.
• Cadrul 2 începe de la a doua bază, sărind peste prima.
• Cadrul 3 începe de la a treia bază, sărind peste primele două.

Deplasarea cadrului chiar și cu o singură bază schimbă fiecare codon de după acel punct, astfel încât aceeași secvență poate produce trei lanțuri de aminoacizi complet diferite. De obicei, doar un singur cadru este cadrul de codificare real al unei gene.

Căutarea primului codon start

În mod implicit, instrumentul traduce începând de la prima bază a cadrului ales, indiferent care este acel codon. Acesta este modul în care instrumentul a funcționat dintotdeauna și este util pentru traducerea unei secvențe despre care se știe deja că este în cadru de la poziția unu.

Setarea opțională „caută primul codon start” schimbă locul de unde începe traducerea, nu modul în care traduce. Când este activată, instrumentul caută de-a lungul cadrului ales primul codon ATG și începe traducerea de acolo, sărind peste bazele dinaintea lui. Acest lucru reflectă modul în care un ribozom găsește începutul unui cadru de citire deschis (ORF), în loc să traducă dintr-un punct arbitrar al unei secvențe mai lungi. Dacă nu există niciun ATG în acel cadru, instrumentul raportează că nu a fost găsit niciun codon start, în loc să presupună unul.

Dezactivarea setării revine la comportamentul inițial: traducerea începe chiar de la începutul cadrului.

Cum se calculează o traducere ADN în proteine

1. Introduceți o secvență de ADN sau ARN. Spațiile, saltul de rând, cifrele și caracterele de tip FASTA sunt ignorate automat.
2. Alegeți un cadru de citire: 1, 2 sau 3.
3. Opțional, activați „caută primul codon start” pentru a începe de la primul ATG din cadru, în loc de începutul cadrului.
4. Instrumentul citește secvența câte trei baze o dată, caută fiecare codon în codul genetic standard și se oprește la primul codon stop.
5. Rezultatul este secvența proteică, scrisă sub formă de coduri de aminoacizi cu o literă, împreună cu o detaliere codon cu codon.

Exemplu rezolvat

Secvență: ATGGCCTAA, cadrul de citire 1, căutarea codonului start dezactivată.

Proteina este MA. Traducerea se oprește la TAA, așa că nimic de după acesta nu este citit.

Acum se ia o secvență mai lungă, CCCATGGCCTAA, în cadrul 1. Cu căutarea dezactivată, instrumentul citește de la chiar prima bază: CCC (Pro), ATG (Met), GCC (Ala), apoi TAA (stop), rezultând proteina PMA. Cu căutarea activată, instrumentul sare peste CCC, începe de la primul ATG și citește ATG (Met), GCC (Ala), apoi TAA (stop), rezultând proteina MA. Ambele sunt rezultate corecte ale aceleiași secvențe; ele răspund la întrebări diferite, una citind tot ce se află în cadru, cealaltă citind doar cadrul de citire deschis care începe la ATG.

Întrebări frecvente

Ce este un codon?

Un codon este un grup de trei baze de ADN sau ARN. Fiecare dintre cei 64 de codoni posibili reprezintă un aminoacid sau un semnal stop, conform codului genetic standard.

De ce se oprește traducerea la un codon stop?

TAA, TAG și TGA nu codifică niciun aminoacid. Acestea sunt semnale stop. Un ribozom care citește o genă reală eliberează lanțul proteic finalizat în acel punct, așa că instrumentul face la fel și ignoră bazele de după el.

Ce este un cadru de citire și de ce contează?

Este punctul de plecare folosit pentru a împărți o secvență în codoni. Începerea cu una sau două baze mai târziu schimbă fiecare codon care urmează, astfel încât același ADN poate fi citit în trei moduri diferite, dintre care de obicei doar unul este secvența de codificare reală.

Ce schimbă „caută primul codon start”?

Schimbă locul de unde începe traducerea, nu codul genetic folosit. Când este activată, instrumentul sare înainte în cadrul ales până la primul ATG și traduce de acolo, la fel cum un ribozom începe la un codon start. Când este dezactivată, traducerea începe chiar de la prima bază a cadrului.

Pot lipi o secvență de ARN?

Da. Instrumentul tratează U la fel ca T, deoarece uracilul din ARN și timina din ADN au aceeași semnificație a codonului. Sunt acceptate atât literele mari, cât și cele mici.

Ce se întâmplă dacă secvența mea conține alte litere decât A, C, G, T sau U?

Instrumentul semnalează caracterele nevalide și nu traduce secvența. Aceasta include coduri de ambiguitate precum N, care sunt frecvente în datele de secvențiere de calitate scăzută, dar nu sunt intrări valide pentru traducere.

Ce se întâmplă dacă lungimea secvenței nu este un multiplu de trei?

Instrumentul traduce fiecare codon complet posibil și raportează separat baza sau bazele rămase, una sau două, fără să presupună ce ar putea codifica.