Prekladač DNA na proteín - Prevodník kodónov a aminokyselín

Prekladač DNA na proteín prevádza sekvenciu DNA alebo RNA na reťazec aminokyselín, ktoré kóduje, pomocou štandardného genetického kódu. Sekvenciu číta po troch bázach a každú trojicu vyhľadá v pevnej tabuľke 64 kodónov.

Ako funguje preklad

Gén je zapísaný štyrmi písmenami: A, C, G a T (alebo U v RNA). Bunky čítajú tieto písmená v neprekrývajúcich sa skupinách po troch, ktoré sa nazývajú kodóny. Každý kodón predstavuje jednu aminokyselinu alebo stop signál, ktorý ukončuje reťazec.

Tento nástroj najprv vyčistí vstup. Malé písmená prevedie na veľké, odstráni medzery, zalomenia riadkov a číslice a každé U zmení na T, pretože uracil v RNA zodpovedá rovnakému kodónu ako tymín v DNA. Následne odmietne akýkoľvek znak, ktorý nie je A, C, G alebo T, napríklad kódy nejednoznačnosti ako N, takže sekvencia nikdy nie je nesprávne preložená bez upozornenia.

Štandardný genetický kód

Nástroj používa prekladovú tabuľku NCBI č. 1, „Štandardný kód“, teda genetický kód, ktorý používa väčšina organizmov vrátane človeka. Priraďuje každý z 64 možných kodónov jednej z 20 aminokyselín alebo stop signálu.

Stop kodóny sú tri: TAA, TAG a TGA. Žiadny z nich nekóduje aminokyselinu. Keď nástroj narazí na niektorý z nich, preklad tam ukončí. Samotný stop kodón sa do proteínu nepridáva a bázy za ním sa ignorujú.

Kodón ATG kóduje aminokyselinu metionín (Met, M). Vo väčšine organizmov slúži ATG aj ako štartovací kodón, teda kodón, od ktorého ribozóm začína čítať gén.

Čítacie rámce

Sekvenciu DNA možno čítať tromi rôznymi spôsobmi, nazývanými čítacie rámce, podľa toho, od ktorej bázy sa začne počítať:

• Rámec 1 začína pri prvej báze.
• Rámec 2 začína pri druhej báze, prvú vynecháva.
• Rámec 3 začína pri tretej báze, prvé dve vynecháva.

Posunutie rámca čo i len o jednu bázu zmení každý nasledujúci kodón, takže z tej istej sekvencie môžu vzniknúť tri úplne odlišné reťazce aminokyselín. Skutočným kódujúcim rámcom génu býva zvyčajne iba jeden z nich.

Vyhľadanie prvého štartovacieho kodónu

Nástroj štandardne prekladá od prvej bázy zvoleného rámca, nech je to akýkoľvek kodón. Zodpovedá to tomu, ako nástroj vždy fungoval, a je to užitočné pri preklade sekvencie, o ktorej už viete, že je v rámci od prvej pozície.

Voliteľné nastavenie „vyhľadať prvý štartovací kodón“ mení miesto, kde preklad začína, nie spôsob prekladu. Keď je zapnuté, nástroj prehľadá zvolený rámec a nájde prvý kodón ATG, od ktorého začne prekladať, pričom bázy pred ním preskočí. Tým napodobňuje spôsob, akým ribozóm nachádza začiatok otvoreného čítacieho rámca (ORF), namiesto prekladu od ľubovoľného miesta v dlhšej sekvencii. Ak sa v danom rámci žiadne ATG nenachádza, nástroj namiesto hádania oznámi, že štartovací kodón sa nenašiel.

Vypnutím tohto nastavenia sa nástroj vráti k pôvodnému správaniu: prekladá od úplného začiatku rámca.

Ako vypočítať preklad DNA na proteín

1. Zadajte sekvenciu DNA alebo RNA. Medzery, zalomenia riadkov, číslice a znaky vo formáte FASTA sa automaticky ignorujú.
2. Vyberte čítací rámec: 1, 2 alebo 3.
3. Voliteľne zapnite „vyhľadať prvý štartovací kodón“, aby preklad začal pri prvom ATG v rámci namiesto začiatku rámca.
4. Nástroj číta sekvenciu po troch bázach, každý kodón vyhľadá v štandardnom genetickom kóde a zastaví sa pri prvom stop kodóne.
5. Výsledkom je sekvencia proteínu zapísaná jednopísmenovými kódmi aminokyselín spolu s rozpisom po jednotlivých kodónoch.

Vyriešený príklad

Sekvencia: ATGGCCTAA, čítací rámec 1, vyhľadávanie štartovacieho kodónu vypnuté.

Proteín je MA. Preklad sa zastavuje pri TAA, takže nič za ním sa nečíta.

Teraz uvažujme dlhšiu sekvenciu, CCCATGGCCTAA, v rámci 1. Pri vypnutom vyhľadávaní nástroj číta od úplne prvej bázy: CCC (Pro), ATG (Met), GCC (Ala), potom TAA (stop), čo dáva proteín PMA. Pri zapnutom vyhľadávaní nástroj preskočí CCC, začne pri prvom ATG a číta ATG (Met), GCC (Ala), potom TAA (stop), čo dáva proteín MA. Oba výsledky sú pre tú istú sekvenciu správne; odpovedajú len na rôzne otázky, jeden číta všetko v rámci, druhý číta iba otvorený čítací rámec začínajúci pri ATG.

Často kladené otázky

Čo je kodón?

Kodón je skupina troch báz DNA alebo RNA. Každý z 64 možných kodónov predstavuje podľa štandardného genetického kódu jednu aminokyselinu alebo stop signál.

Prečo sa preklad zastavuje pri stop kodóne?

TAA, TAG a TGA nekódujú žiadnu aminokyselinu. Sú to stop signály. Ribozóm pri čítaní skutočného génu na tomto mieste uvoľní hotový reťazec proteínu, preto to nástroj robí rovnako a bázy za ním ignoruje.

Čo je čítací rámec a prečo je dôležitý?

Je to východiskový bod, od ktorého sa sekvencia delí na kodóny. Začiatok o jednu alebo dve bázy neskôr zmení každý nasledujúci kodón, takže tú istú DNA možno čítať tromi rôznymi spôsobmi, pričom zvyčajne iba jeden z nich je skutočnou kódujúcou sekvenciou.

Čo mení „vyhľadať prvý štartovací kodón“?

Mení miesto, kde preklad začína, nie použitý genetický kód. Keď je zapnuté, nástroj preskočí vo zvolenom rámci k prvému ATG a odtiaľ prekladá, podobne ako ribozóm začína pri štartovacom kodóne. Keď je vypnuté, preklad začína pri úplne prvej báze rámca.

Môžem vložiť sekvenciu RNA?

Áno. Nástroj zaobchádza s U rovnako ako s T, pretože uracil v RNA a tymín v DNA majú v kodóne rovnaký význam. Prijímajú sa veľké aj malé písmená.

Čo sa stane, ak sekvencia obsahuje iné písmená než A, C, G, T alebo U?

Nástroj takéto neplatné znaky označí a sekvenciu nepreloží. Platí to aj pre kódy nejednoznačnosti, ako je N, ktoré sa bežne vyskytujú v nekvalitných sekvenačných dátach, no nie sú platným vstupom pre preklad.

Čo ak dĺžka sekvencie nie je násobkom troch?

Nástroj preloží každý úplný kodón, ktorý dokáže vytvoriť, a zvyšné jednu alebo dve bázy uvedie samostatne, bez toho, aby hádal, čo by mohli kódovať.