Чтение рамки
A ·GGT·GAC·ACC·GCA·AGC·CTT·ATA·TTA ·GC
AG ·GTG·ACA·CCG·CAA·GCC·TTA·TAT·TAG· C
В молекулярной биологии рамка считывания — это способ разделения последовательности нуклеотидов в молекуле нуклеиновой кислоты ( ДНК или РНК ) на набор последовательных неперекрывающихся триплетов. Если эти триплеты соответствуют аминокислотам или стоп-сигналам во время трансляции , их называют кодонами .
Одна цепь молекулы нуклеиновой кислоты имеет фосфорильный конец, называемый 5'-концом , и гидроксильный или 3'-конец . Они определяют направление 5’→3’ . Существует три рамки считывания, которые можно читать в направлении 5’→3’, каждая из которых начинается с разных нуклеотидов в триплете. В двухцепочечной нуклеиновой кислоте дополнительные три рамки считывания могут быть считаны с другой, комплементарной цепи в направлении 5'→3' вдоль этой цепи. Поскольку две цепи двухцепочечной молекулы нуклеиновой кислоты антипараллельны, направление 5’→3’ на второй цепи соответствует направлению 3’→5’ вдоль первой цепи. [1] [2]
В общем, биологически значимой является не более одной рамки считывания в данном участке нуклеиновой кислоты ( открытая рамка считывания ). Некоторые вирусные транскрипты можно транслировать с использованием нескольких перекрывающихся рамок считывания. Известен один пример перекрывания рамок считывания в митохондриальной ДНК млекопитающих : перекрываются кодирующие части генов двух субъединиц АТФазы.
Генетический код
[ редактировать ]ДНК кодирует белковую последовательность серией трехнуклеотидных кодонов . Таким образом, любую данную последовательность ДНК можно прочитать шестью различными способами: три рамки считывания в одном направлении (начиная с разных нуклеотидов) и три в противоположном направлении. Во время транскрипции РНК-полимераза считывает цепь матричной ДНК в направлении 3'→5', но мРНК формируется в направлении от 5' к 3'. [3] мРНК является одноцепочечной и поэтому содержит только три возможные рамки считывания, из которых транслируется только одна . Кодоны рамки считывания мРНК транслируются рибосомой в направлении 5’→3’ в образованием аминокислоты с полипептидной цепи .
Открытая рамка чтения
[ редактировать ]Открытая рамка считывания (ORF) — это рамка считывания, которая потенциально может транскрибироваться в РНК и транслироваться в белок. Для этого требуется непрерывная последовательность ДНК, которая может включать стартовый кодон через последующую область, длина которой кратна 3 нуклеотидам, до стоп-кодона в той же рамке считывания. [4]
Когда предполагаемая аминокислотная последовательность, возникающая в результате трансляции ORF, оставалась неизвестной в геномах митохондрий и хлоропластов, соответствующая открытая рамка считывания называлась неидентифицированной рамкой считывания (URF). Например, ген MT-ATP8 был впервые описан как URF A6L, когда был секвенирован полный митохондриальный геном человека . [5]
Несколько рамок считывания
[ редактировать ]
Использование нескольких рамок считывания приводит к возможности перекрытия генов ; их может быть много в вирусных, прокариотных и митохондриальных геномах . [6] Некоторые вирусы, например, вирус гепатита B и BYDV , используют несколько перекрывающихся генов в разных рамках считывания.
В редких случаях рибосома может перемещаться из одной рамки в другую во время трансляции мРНК ( трансляционный сдвиг рамки ). Это приводит к тому, что первая часть мРНК транслируется в одной рамке считывания, а вторая часть — в другой рамке считывания. Это отличается от мутации сдвига рамки считывания , поскольку нуклеотидная последовательность (ДНК или РНК) не изменяется, а меняется только рамка, в которой она считывается.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Рейни С., Репка Дж. «Количественный анализ последовательности и открытой рамки считывания на основе смещения кодонов» (PDF) . Системика, кибернетика и информатика . 4 (1): 65–72.
- ^ Бэджер Дж. Х., Олсен Г. Дж. (апрель 1999 г.). «CRITICA: инструмент идентификации областей кодирования, использующий сравнительный анализ» . Мол Биол Эвол . 16 (4): 512–24. doi : 10.1093/oxfordjournals.molbev.a026133 . ПМИД 10331277 .
- ^ Лодиш (2007). Молекулярно-клеточная биология (6-е изд.). У. Х. Фриман. п. 121. ИСБН 978-1429203142 .
- ^ Бенджамин К. Пирс (2012). Генетика: концептуальный подход . У. Х. Фриман . ISBN 9781429232500 .
- ^ Андерсон С., Банкир А.Т., Баррелл Б.Г., де Брёйн М.Х., Коулсон А.Р., Друэн Дж., Эперон И.С., Нирлих Д.П., Роу Б.А., Сэнгер Ф., Шрайер П.Х., Смит А.Дж., Стаден Р., Янг И.Г. (апрель 1981 г.). «Последовательность и организация митохондриального генома человека». Природа . 290 (5806): 457–65. Бибкод : 1981Natur.290..457A . дои : 10.1038/290457a0 . ПМИД 7219534 . S2CID 4355527 .
- ^ Джонсон З., Чисхолм С. (2004). «Свойства перекрывающихся генов сохраняются во всех микробных геномах» . Геном Рез . 14 (11): 2268–72. дои : 10.1101/гр.2433104 . ПМК 525685 . ПМИД 15520290 .