مترجم الحمض النووي إلى بروتين

كيفية استخدام مترجم الحمض النووي إلى بروتين

1. 1. الصق التسلسل. تعمل الأحرف العادية وFASTA معًا؛ وتُتجاهل المسافات وفواصل الأسطر وأرقام المواضع وحروف الصغيرة. عامل التسلسل على أنه الجديلة الترميزية (sense). وتُقرأ U كـ T.
2. 2. اختر إطارًا. +1 و+2 و+3 تبدأ من القاعدة الأولى والثانية والثالثة؛ و−1 و−2 و−3 تفعل ذلك على المكمّل العكسي. كل الأطر الستة تعرضها معًا. وإذا الصقت الجديلة القالبية، فاستخدم −1.
3. 3. اضبط الخيارات. توقّف عند أول كودون توقف، وابدأ من أول ATG، واختر إخراج الحرف الواحد أو الثلاثة.
4. 4. أو ابحث عن الجينات. البحث عن أطر القراءة المفتوحة يسرد كل مقطع من ATG إلى كودون توقف فوق الحد الأدنى للطول، على جديلة واحدة أو على الجديلتين، مع الإحداثيات وبروتينات يمكنك نسخها بصيغة FASTA.

من DNA إلى بروتين

يستنسخ النسخ (transcription) الجديلة القالبية للجين إلى mRNA، فيكون لـ mRNA التسلسل نفسه للجديلة المقابلة، أي الجديلة الترميزية، مع U بدلًا من T. ثم تقرأ الترجمة الـ mRNA ثلاث قواعد في كل مرة. وكل ثلاثية، أو كودون، تحدد حمضًا أمينيًا واحدًا أو إشارة توقف. وقواعد البيانات التسلسلية تطبع عادةً الجديلة الترميزية، ولهذا يمكنك لصق تسلسل ترميز من GenBank أو RefSeq مباشرة.

تستخدم الأداة جدول الترجمة 1 كما نشرته NCBI. والكودونات التي تحتوي على رموز الغموض في IUPAC تأخذ حمضًا أمينيًا متى اتفقت كل الكودونات الممكنة عليه: فـ GCN هو دائمًا ألانين، وTAR توقف. ويُذكر خليط الأسباراجين والأسبارتات كـ B، والغلوتامين والغلوتامات كـ Z، واللوسين والإيزولوسين كـ J، وأي خليط آخر كـ X. وتتطابق هذه النتائج مع مترجم Biopython لكل تركيبة ثلاثية من رموز النيوكليوتيدات الـ 15.

أطر القراءة وأطر القراءة المفتوحة

يمكن قراءة التسلسل من ثلاث نقاط بداية على كل جديلة، فتعطي ستة أطر قراءة. والإطار الذي يستخدمه الجين فعلًا وحده ينتج بروتينًا ذا معنى، بينما تصطدم الأطر الخمسة الأخرى عادةً بكودون توقف خلال بضعة عشرات من الكودونات. وإطار القراءة المفتوح (ORF) هنا هو مقطع من ATG إلى أول كودون توقف في الإطار نفسه دون توقف بينهما. ولا يُذكر إلا أبعد ATG في كل مقطع، فيظهر ORF الذي يحوي عدة ATG داخلية مرة واحدة. وتقع أطر قصيرة بالصدفة، إذ يظهر كودون توقف تقريبًا كل 21 كودونًا في تسلسل عشوائي، لذا يهم الحد الأدنى للطول. والحد الافتراضي، 25 حمضًا أمينيًا (75 نيوكليوتيدًا)، يطابق NCBI ORFfinder؛ وفي الجينومات البكتيرية يقلل حدٌّ أدنى 100 أو أكثر الضوضاء. والـ ORF مرشح، وليس دليلًا على وجود جين.

مثال تطبيقي: البروإنسولين البشري

جرّب مثالًا يحمّل التسلسل الترميزي البالغ 333 نيوكليوتيدًا للإنسولين البشري من NCBI RefSeq NM_000207.3. وهذا 111 كودونًا: 110 أحماض أمينية وتوقف أخير. ويعطي الإطار +1 بروتين البروإنسولين (UniProt P01308)، والنجمة الأخيرة هي كودون التوقف:

تصطدم الأطر +2 و+3 بتوقف تقريبًا فورًا (الإطار +2 يقرأ WPCGCASCPCWRCWPSGDLTQPQPL ثم يتوقف). وفي وضع ORF بالحد الأدنى الافتراضي، تُبلغ الأداة عن ORF من 110 أحماض أمينية في الموضعين 1–333، وعن ORF من 49 حمضًا أمينيًا على الجديلة العكسية في الموضعين 147–296، تذكيرًا بأن الـ ORF وحده لا يصنع جينًا. وبعد الحصول على البروتين، قدّر كتلته بـ حاسبة الوزن الجزيئي للبروتين.

ما لا تفعله هذه الأداة

• الشفرات الوراثية الأخرى. الميتوكوندريا في الفقاريات والسيليات وبعض البكتيريا تقرأ بعض الكودونات بصورة مختلفة، فمثلًا في ميتوكوندريا الفقاريات يشفّر TGA التريبتوفان. ولا تُبنى إلا الشفرة القياسية.
• الربط (Splicing). الصق cDNA أو تسلسل الترميز، لا DNA الجيني الذي يحوي إنترونات؛ فالأداة تقرأ مباشرة دون قصّ.
• إعادة الترميز وإزاحات الإطار. إدخال السيلينوسيستين والبيرولايسين، وإزاحات الإطار المبرمجة، غير مُنمذجة.
• حجم الإدخال. يُحدّ كل سجل بأول 2,000,000 قاعدة، ويعرض الجزء المميز أول 6,000 منها.

الأسئلة الشائعة

كيف أحوّل تسلسل DNA إلى تسلسل بروتين؟

ابحث عن كودون البداية ATG في الجديلة الترميزية، ثم اقرأ التسلسل ثلاث قواعد في كل مرة واستبدل كل كودون بحمضه الأميني من الشفرة الوراثية حتى تصل إلى كودون توقف (TAA أو TAG أو TGA). فـ ATG يصبح ميثيونين، وGCC ألانين، وهكذا. والمترجم يفعل ذلك لك في الأطر الستة معًا.

أي جديلة ألصق، الترميزية أم القالبية؟

ألصق الجديلة الترميزية (sense)، وهي التي يطابق تسلسلها الـ mRNA، باستثناء أن U مكان T. وقواعد البيانات تطبع هذه الجديلة. وإذا كانت لديك الجديلة القالبية (antisense) فترجم الإطار −1، الذي يقرأ المكمّل العكسي لها.

ما الأطر الستة للقراءة؟

البدء من القاعدة 1 أو 2 أو 3 للجديلة يعطي الأطر +1 و+2 و+3؛ وفعل الشيء نفسه على المكمّل العكسي يعطي −1 و−2 و−3. والجين يُقرأ في واحد منها، لذا فإن فحص الأطر الستة كلها يبيّن أي إطار يحمل ORF طويلًا غير منقطع.

ماذا تعني X وB وZ وJ و* في الإخراج؟

النجمة تشير إلى كودون توقف. وتعني X أن الكودون غامض ويمكن أن يشفّر عدة أحماض أمينية مختلفة، أو احتوى على رمز مثل N لم يمكن حله. وB تمثل الأسباراجين أو الأسبارتات، وZ الغلوتامين أو الغلوتامات، وJ اللوسين أو الإيزولوسين.

لماذا لا يطابق بروتيني البروتين المنشور؟

أكثر الأسباب شيوعًا: إطار خاطئ، أو البدء من ATG خاطئ، أو لصق تسلسل جيني يحوي إنترونات، أو جين يستخدم شفرة غير قياسية مثل الشفرة الميتوكوندرية للفقاريات. قارن أول بقايا مع إدخال قاعدة البيانات، وجرّب الأطر الأخرى وخيار أول ATG.

هل يُرفع تسلسلي إلى أي مكان؟

لا. تعمل الترجمة بالكامل في متصفحك، ولا يُرسل شيء إلى أي خادم، فتبقى التسلسلات غير المنشورة على حاسوبك.