Prevajalnik DNK v beljakovine - pretvornik kodonov in aminokislin

Prevajalnik DNK v beljakovine pretvori zaporedje DNK ali RNK v verigo aminokislin, ki jo to zaporedje kodira, po standardni genetski kodi. Zaporedje bere po tri baze naenkrat in vsak triplet poišče v fiksni tabeli 64 kodonov.

Kako deluje prevajanje

Gen je zapisan v štirih črkah: A, C, G in T (ali U pri RNK). Celice te črke berejo v neprekrivajočih se skupinah po tri, imenovanih kodoni. Vsak kodon predstavlja eno aminokislino ali signal za konec, ki mu pravimo stop kodon.

Orodje najprej očisti vnos. Male črke pretvori v velike, odstrani presledke, prelome vrstic in števke, vsak U pa spremeni v T, ker uracil pri RNK ustreza istemu kodonu kot timin pri DNK. Nato zavrne vsak znak, ki ni A, C, G ali T, na primer nejasne oznake, kot je N, tako da zaporedje nikoli ni tiho napačno prevedeno.

Standardna genetska koda

Orodje uporablja NCBI prevajalno tabelo 1, imenovano "standardna koda", genetsko kodo, ki jo uporablja večina organizmov, tudi ljudje. Vsakemu od 64 možnih kodonov dodeli eno od 20 aminokislin ali signal za konec.

Trije kodoni so stop kodoni: TAA, TAG in TGA. Noben od njih ne kodira aminokisline. Ko orodje naleti na enega od njih, tam konča prevajanje. Sam stop kodon se ne doda beljakovini, baze za njim pa se prezrejo.

Kodon ATG kodira aminokislino metionin (Met, M). Pri večini organizmov ATG deluje tudi kot start kodon, kodon, pri katerem ribosom začne brati gen.

Bralni okviri

Zaporedje DNK je mogoče brati na tri različne načine, imenovane bralni okviri, odvisno od tega, pri kateri bazi se začne štetje:

• Okvir 1 se začne pri prvi bazi.
• Okvir 2 se začne pri drugi bazi, prvo preskoči.
• Okvir 3 se začne pri tretji bazi, prvi dve preskoči.

Premik okvira za samo eno bazo spremeni vsak naslednji kodon, zato lahko isto zaporedje da tri povsem različne verige aminokislin. Ponavadi je samo en okvir dejanski kodirni okvir gena.

Iskanje prvega start kodona

Privzeto orodje prevaja od prve baze izbranega okvira, ne glede na to, kateri kodon je to. To ustreza dosedanjemu delovanju orodja in je uporabno za prevajanje zaporedja, za katero že veste, da je usklajeno z okvirom od prve pozicije naprej.

Neobvezna nastavitev "poišči prvi start kodon" spremeni, kje se prevajanje začne, ne pa način prevajanja. Ko je vklopljena, orodje v izbranem okviru poišče prvi kodon ATG in od tam začne prevajati, pri čemer preskoči vse baze pred njim. To posnema, kako ribosom najde začetek odprtega bralnega okvira (ORF), namesto da bi prevajal od poljubne točke v daljšem zaporedju. Če v tem okviru ni kodona ATG, orodje sporoči, da start kodon ni bil najden, namesto da bi ugibalo.

Izklop nastavitve vrne izvirno delovanje: prevajanje od samega začetka okvira.

Kako izračunati prevod DNK v beljakovino

1. Vnesite zaporedje DNK ali RNK. Presledki, prelomi vrstic, števke in znaki v slogu FASTA se samodejno prezrejo.
2. Izberite bralni okvir: 1, 2 ali 3.
3. Neobvezno vklopite "poišči prvi start kodon", da se prevajanje začne pri prvem kodonu ATG znotraj okvira namesto na začetku okvira.
4. Orodje bere zaporedje po tri baze naenkrat, vsak kodon poišče v standardni genetski kodi in se ustavi pri prvem stop kodonu.
5. Rezultat je zaporedje beljakovine, zapisano z enočrkovnimi oznakami aminokislin, skupaj z razčlenitvijo po posameznih kodonih.

Rešen primer

Zaporedje: ATGGCCTAA, bralni okvir 1, iskanje start kodona izklopljeno.

Beljakovina je MA. Prevajanje se ustavi pri TAA, zato se nič za njim ne prebere.

Zdaj vzemimo daljše zaporedje, CCCATGGCCTAA, v okviru 1. Če je iskanje izklopljeno, orodje bere od prve baze naprej: CCC (Pro), ATG (Met), GCC (Ala), nato TAA (stop), kar da beljakovino PMA. Če je iskanje vklopljeno, orodje preskoči CCC, začne pri prvem ATG in bere ATG (Met), GCC (Ala), nato TAA (stop), kar da beljakovino MA. Oba rezultata sta pravilna za isto zaporedje; odgovarjata na različni vprašanji, ker eden bere vse znotraj okvira, drugi pa bere samo odprti bralni okvir, ki se začne pri ATG.

Pogosta vprašanja

Kaj je kodon?

Kodon je skupina treh baz DNK ali RNK. Vsak od 64 možnih kodonov predstavlja eno aminokislino ali signal za konec, glede na standardno genetsko kodo.

Zakaj se prevajanje ustavi pri stop kodonu?

TAA, TAG in TGA ne kodirajo aminokisline. So signali za konec. Ribosom, ki bere pravi gen, na tej točki sprosti dokončano verigo beljakovine, zato orodje naredi enako in prezre vse baze za njim.

Kaj je bralni okvir in zakaj je pomemben?

To je izhodiščna točka, uporabljena za delitev zaporedja na kodone. Če se štetje začne eno ali dve bazi kasneje, se spremeni vsak naslednji kodon, zato je mogoče isto DNK brati na tri različne načine, od katerih je ponavadi le eden dejansko kodirno zaporedje.

Kaj spremeni nastavitev "poišči prvi start kodon"?

Spremeni, kje se prevajanje začne, ne pa uporabljene genetske kode. Ko je vklopljena, orodje v izbranem okviru preskoči naprej do prvega kodona ATG in od tam prevaja, tako kot ribosom začne pri start kodonu. Ko je izklopljena, se prevajanje začne pri prvi bazi okvira.

Ali lahko prilepim zaporedje RNK?

Da. Orodje obravnava U enako kot T, ker uracil pri RNK in timin pri DNK ustrezata istemu pomenu kodona. Sprejete so tako velike kot male črke.

Kaj se zgodi, če moje zaporedje vsebuje druge črke kot A, C, G, T ali U?

Orodje označi neveljavne znake in zaporedja ne prevede. To vključuje nejasne oznake, kot je N, ki so pogoste pri nizkokakovostnih podatkih sekvenciranja, vendar niso veljaven vnos za prevajanje.

Kaj, če dolžina zaporedja ni večkratnik števila tri?

Orodje prevede vsak popoln kodon, ki ga lahko sestavi, preostalo eno ali dve bazi pa poroča ločeno, ne da bi ugibalo, kaj bi lahko kodirali.