DNA-zu-Protein-Übersetzer

So verwenden Sie den DNA-zu-Protein-Übersetzer

1. 1. Fügen Sie die Sequenz ein. Reiner Buchstabentext und FASTA funktionieren beide; Leerzeichen, Zeilenumbrüche, Positionsnummern und Kleinbuchstaben werden ignoriert. Behandeln Sie die Sequenz als codierenden (Sinn-)Strang. U wird als T gelesen.
2. 2. Wählen Sie einen Leserahmen. +1, +2 und +3 beginnen bei der ersten, zweiten bzw. dritten Base; −1, −2 und −3 tun dasselbe auf dem reversen Komplement. Alle sechs Rahmen zeigt sie gemeinsam. Haben Sie den Matrizenstrang eingefügt, verwenden Sie −1.
3. 3. Legen Sie die Optionen fest. Anhalten am ersten Stoppcodon, Beginn am ersten ATG und Ausgabe im Einbuchstaben- oder Dreibuchstabencode.
4. 4. Oder suchen Sie nach Genen. Offene Leserahmen suchen listet jeden Abschnitt von ATG bis Stopp oberhalb einer Mindestlänge auf, auf einem oder auf beiden Strängen, mit Koordinaten und Proteinsequenzen, die Sie als FASTA kopieren können.

Von DNA zu Protein

Bei der Transkription wird der Matrizenstrang eines Gens in mRNA kopiert, daher hat die mRNA dieselbe Sequenz wie der gegenüberliegende, codierende Strang, nur mit U statt T. Bei der Translation wird die mRNA dann dreibasig gelesen. Jedes Triplett, das Codon, legt eine Aminosäure oder ein Stoppsignal fest. Sequenzdatenbanken geben meist den codierenden Strang an; deshalb können Sie eine GenBank- oder RefSeq-Codiersequenz direkt einfügen.

Das Werkzeug verwendet die Übersetzungstabelle 1, wie sie vom NCBI veröffentlicht wird. Codons mit IUPAC-Mehrdeutigkeitscodes erhalten eine Aminosäure, sobald alle möglichen Codons übereinstimmen: GCN ist immer Alanin und TAR ist ein Stopp. Eine Mischung aus Asparagin und Aspartat wird als B angegeben, Glutamin und Glutamat als Z, Leucin und Isoleucin als J, und jede andere Mischung als X. Diese Ergebnisse stimmen für jede dreibuchstabige Kombination der 15 Nukleotidcodes mit dem Übersetzer von Biopython überein.

Leserahmen und offene Leserahmen

Eine Sequenz lässt sich von drei Startpunkten auf jedem Strang lesen; das ergibt sechs Leserahmen. Nur der Rahmen, den ein Gen tatsächlich nutzt, ergibt ein sinnvolles Protein, während die anderen fünf meist innerhalb weniger Dutzend Codons auf ein Stoppcodon treffen. Ein offener Leserahmen (ORF) ist hier ein Abschnitt von einem ATG bis zum nächsten Stoppcodon im selben Rahmen, ohne Stopp dazwischen. Nur das äußerste ATG jedes Abschnitts wird angegeben, daher erscheint ein ORF mit mehreren inneren ATGs nur einmal. Kurze ORFs entstehen zufällig — in zufälliger Sequenz taucht etwa alle 21 Codons ein Stoppcodon auf —, daher ist die Mindestlänge wichtig. Die Voreinstellung von 25 Aminosäuren (75 Nukleotide) entspricht dem NCBI-ORFfinder; bei bakteriellen Genomen schneidet eine Mindestlänge von 100 oder mehr Aminosäuren das Rauschen ab. Ein ORF ist ein Kandidat, kein Beweis für ein Gen.

Beispiel: menschliches Präproinsulin

Beispiel ausprobieren lädt die 333 Nukleotide lange kodierende Sequenz von menschlichem Insulin aus dem NCBI RefSeq NM_000207.3. Das sind 111 Codons: 110 Aminosäuren und ein abschließendes Stoppcodon. Der Rahmen +1 ergibt das Präproinsulin-Protein (UniProt P01308); das abschließende Sternchen ist das Stoppcodon:

Die Rahmen +2 und +3 treffen fast sofort auf Stoppcodons (Rahmen +2 liest WPCGCASCPCWRCWPSGDLTQPQPL und hält dann an). Im ORF-Modus mit der Voreinstellung meldet das Werkzeug den 110 Aminosäuren langen ORF an den Positionen 1–333 und einen 49 Aminosäuren langen ORF auf dem Gegenstrang an den Positionen 147–296 — eine Erinnerung daran, dass ein ORF allein noch kein Gen ergibt. Haben Sie das Protein, schätzen Sie seine Masse mit dem Proteinmolekulargewicht-Rechner.

Was dieser Übersetzer nicht leistet

• Andere genetische Codes. Mitochondrien von Wirbeltieren, Ciliaten und manche Bakterien lesen einige Codons anders — in Mitochondrien von Wirbeltieren codiert TGA für Tryptophan. Nur der Standardcode ist eingebaut.
• Spleißen. Fügen Sie cDNA oder eine Codiersequenz ein, nicht genomische DNA mit Introns; das Werkzeug liest einfach durch.
• Rekodierung und Leserasterverschiebungen. Der Einbau von Selenocystein und Pyrrolysin sowie programmierte Leserasterverschiebungen werden nicht modelliert.
• Eingabegröße. Jeder Datensatz ist auf die ersten 2.000.000 Basen begrenzt, und die hervorgehobene Ansicht zeigt die ersten 6.000.

Häufig gestellte Fragen

Wie übersetzt man eine DNA-Sequenz in eine Proteinsequenz?

Finden Sie das Startcodon ATG im codierenden Strang, lesen Sie dann die Sequenz dreibasig und ersetzen Sie jedes Codon durch seine Aminosäure aus dem genetischen Code, bis Sie ein Stoppcodon (TAA, TAG oder TGA) erreichen. ATG wird zu Methionin, GCC zu Alanin, und so weiter. Der Übersetzer erledigt das für Sie in allen sechs Rahmen gleichzeitig.

Soll ich den codierenden oder den Matrizenstrang einfügen?

Fügen Sie den codierenden (Sinn-)Strang ein — den, dessen Sequenz mit der mRNA übereinstimmt, abgesehen von U für T. Sequenzdatenbanken geben diesen Strang an. Haben Sie stattdessen den Matrizen-(Antisense-)Strang, übersetzen Sie Rahmen −1, der dessen reverses Komplement liest.

Was sind die sechs Leserahmen?

Ab Base 1, 2 oder 3 des Strangs ergeben sich die Rahmen +1, +2 und +3; dasselbe auf dem reversen Komplement ergibt −1, −2 und −3. Ein Gen wird in einem davon gelesen, daher zeigt die Prüfung aller sechs, welcher Rahmen einen langen, ununterbrochenen ORF trägt.

Was bedeuten X, B, Z, J und * in der Ausgabe?

Ein Sternchen markiert ein Stoppcodon. X bedeutet, dass das Codon mehrdeutig ist und mehrere verschiedene Aminosäuren codieren könnte, oder dass es einen Code wie N enthielt, der nicht aufgelöst werden konnte. B steht für Asparagin oder Aspartat, Z für Glutamin oder Glutamat und J für Leucin oder Isoleucin.

Warum stimmt mein Protein nicht mit dem veröffentlichten überein?

Die üblichen Ursachen sind der falsche Rahmen, ein Start am falschen ATG, das Einfügen einer genomischen Sequenz mit Introns oder ein Gen, das einen nicht standardmäßigen Code nutzt, etwa den mitochondrialen Code von Wirbeltieren. Vergleichen Sie die ersten Reste mit dem Datenbankeintrag und probieren Sie die anderen Rahmen und die Option des ersten ATG aus.

Wird meine Sequenz irgendwohin hochgeladen?

Nein. Die Übersetzung läuft vollständig in Ihrem Browser, und nichts wird an einen Server gesendet. Unveröffentlichte Sequenzen bleiben also auf Ihrem Computer.