Ramka do czytania

Ilustracja możliwych ramek odczytu:

AGG·TGA·CAC·CGC·AAG·CCT·TAT·ATT·AGC A ·GGT·GAC·ACC·GCA·AGC·CTT·ATA·TTA · GC AG ·GTG·ACA·CCG·CAA·GCC·TTA· TAT·TAG· C

W biologii molekularnej ramka odczytu to sposób podziału sekwencji nukleotydów w cząsteczce kwasu nukleinowego ( DNA lub RNA ) na zestaw kolejnych, nienakładających się trójek. Tam, gdzie te triplety odpowiadają aminokwasom lub sygnałom stopu podczas translacji , nazywane są kodonami .

Pojedyncza nić cząsteczki kwasu nukleinowego ma koniec fosforylowy , zwany końcem 5′ , i koniec hydroksylowy lub 3′ . Definiują one kierunek 5′ → 3′ . Istnieją trzy ramki odczytu, które można odczytać w tym kierunku 5′ → 3′, każda zaczynając od innego nukleotydu w triplecie. W dwuniciowym kwasie nukleinowym dodatkowe trzy ramki odczytu można odczytać z drugiej, komplementarnie nić w kierunku 5′ → 3′ wzdłuż tej nici. Ponieważ dwie nici dwuniciowej cząsteczki kwasu nukleinowego są antyrównoległe, kierunek 5′ → 3′ na drugiej nici odpowiada kierunkowi 3′ → 5′ wzdłuż pierwszej nici.

Ogólnie rzecz biorąc, co najwyżej jedna ramka odczytu w danej sekcji kwasu nukleinowego jest biologicznie istotna ( otwarta ramka odczytu ). Niektóre transkrypty wirusowe można tłumaczyć przy użyciu wielu nakładających się ramek odczytu. Znany jest przykład nakładających się ramek odczytu w mitochondrialnym DNA ssaków : nakładające się fragmenty genów kodujące 2 podjednostki ATPazy.

Przykład tłumaczenia sześciu klatek

Kod genetyczny

DNA koduje sekwencję białka poprzez serię trzynukleotydowych kodonów . Zatem dowolną sekwencję DNA można odczytać na sześć różnych sposobów: trzy ramki odczytu w jednym kierunku (zaczynając od różnych nukleotydów) i trzy w przeciwnym kierunku. Podczas transkrypcji polimeraza RNA odczytuje matrycową nić DNA w kierunku 3′ → 5′, ale mRNA powstaje w kierunku 5′ do 3′. mRNA jest jednoniciowy i dlatego zawiera tylko trzy możliwe ramki odczytu, z których tylko jedna ulega translacji . Kodony ramki odczytu mRNA ulegają translacji w kierunku 5′ → 3′ aminokwasy przez rybosom , tworząc łańcuch polipeptydowy .

Otwarta ramka odczytu

Otwarta ramka odczytu (ORF) to ramka odczytu, która może ulegać transkrypcji na RNA i translacji na białko. Wymaga ciągłej sekwencji DNA od kodonu start , przez kolejny region, który zwykle ma długość stanowiącą wielokrotność 3 nukleotydów, do kodonu stop w tej samej ramce odczytu.

Kiedy przypuszczalna sekwencja aminokwasów wynikająca z translacji ORF pozostała nieznana w genomach mitochondriów i chloroplastów, odpowiadającą jej otwartą ramkę odczytu nazywano niezidentyfikowaną ramką odczytu (URF). Na przykład MT-ATP8 został po raz pierwszy opisany jako URF A6L, kiedy zsekwencjonowano cały ludzki genom mitochondrialny .

Wiele ramek odczytu

Dwie ramki odczytu wykorzystywane przez ludzkie geny mitochondrialne MT-ATP8 i MT-ATP6 .

Stosowanie wielu ramek odczytu prowadzi do możliwości nakładania się genów ; może być ich wiele w genomach wirusowych, prokariotycznych i mitochondrialnych . Niektóre wirusy, np. wirus zapalenia wątroby typu B i BYDV , wykorzystują kilka nakładających się genów w różnych ramkach odczytu.

W rzadkich przypadkach rybosom może przemieszczać się z jednej ramki na drugą podczas translacji mRNA ( przesunięcie ramki translacyjnej ). Powoduje to, że pierwsza część mRNA podlega translacji w jednej ramce odczytu, a druga część w innej ramce odczytu. Różni się to od mutacji przesunięcia ramki odczytu , ponieważ sekwencja nukleotydów (DNA lub RNA) nie ulega zmianie, a jedynie ramka, w której jest odczytywana.

Zobacz też

^ Rainey S, Repka J. „Ilościowa sekwencja i analiza otwartych ramek odczytu w oparciu o błąd kodonów” (PDF) . Systemyka, cybernetyka i informatyka . 4 (1): 65–72.
^ Borsuk JH, Olsen GJ (kwiecień 1999). „CRITICA: Narzędzie do identyfikacji regionu kodowania wywołujące analizę porównawczą” . Mol Biol Evol . 16 (4): 512–24. doi : 10.1093/oxfordjournals.molbev.a026133 . PMID 10331277 .
^ Lodish (2007). Biologia komórki molekularnej (wyd. 6). WH Freemana. P. 121. ISBN 978-1429203142 .
^ Benjamin C. Pierce (2012). Genetyka: podejście koncepcyjne . WH Freemana . ISBN 9781429232500 .
^ Anderson S, Bankier AT, Barrell BG, de Bruijn MH, Coulson AR, Drouin J, Eperon IC, Nierlich DP, Roe BA, Sanger F, Schreier PH, Smith AJ, Staden R, Young IG (kwiecień 1981). „Sekwencja i organizacja ludzkiego genomu mitochondrialnego”. Natura . 290 (5806): 457–65. Bibcode : 1981Natur.290..457A . doi : 10.1038/290457a0 . PMID 7219534 . S2CID 4355527 .
^ Johnson Z, Chisholm S (2004). „Właściwości nakładających się genów są zachowane w genomach drobnoustrojów” . Genom Res . 14 (11): 2268–72. doi : 10.1101/gr.2433104 . PMC 525685 . PMID 15520290 .

[1] Rainey S, Repka J. „Ilościowa sekwencja i analiza otwartych ramek odczytu w oparciu o błąd kodonów” (PDF) . Systemyka, cybernetyka i informatyka . 4 (1): 65–72.

[pmid10331277-2] Borsuk JH, Olsen GJ (kwiecień 1999). „CRITICA: Narzędzie do identyfikacji regionu kodowania wywołujące analizę porównawczą” . Mol Biol Evol . 16 (4): 512–24. doi : 10.1093/oxfordjournals.molbev.a026133 . PMID 10331277 .

[3] Lodish (2007). Biologia komórki molekularnej (wyd. 6). WH Freemana. P. 121. ISBN 978-1429203142 .

[pierce2012b12-4] Benjamin C. Pierce (2012). Genetyka: podejście koncepcyjne . WH Freemana . ISBN 9781429232500 .

[pmid7219534-5] Anderson S, Bankier AT, Barrell BG, de Bruijn MH, Coulson AR, Drouin J, Eperon IC, Nierlich DP, Roe BA, Sanger F, Schreier PH, Smith AJ, Staden R, Young IG (kwiecień 1981). „Sekwencja i organizacja ludzkiego genomu mitochondrialnego”. Natura . 290 (5806): 457–65. Bibcode : 1981Natur.290..457A . doi : 10.1038/290457a0 . PMID 7219534 . S2CID 4355527 .

[Johnson_2004-6] Johnson Z, Chisholm S (2004). „Właściwości nakładających się genów są zachowane w genomach drobnoustrojów” . Genom Res . 14 (11): 2268–72. doi : 10.1101/gr.2433104 . PMC 525685 . PMID 15520290 .