В области молекулярной биологии , А рамка считывания представляет собой способ деления последовательность нуклеотидов в нуклеиновой кислоте ( ДНК или РНК ) молекулы в набор последовательных, неперекрывающихся триплетов. Если эти триплеты приравниваются к аминокислотам или стоп-сигналам во время трансляции , они называются кодонами .
Одиночная цепь молекулы нуклеиновой кислоты имеет фосфорильный конец, называемый 5'-концом , и гидроксильный или 3'-конец . Они определяют направление 5 '→ 3' . Есть три рамки считывания, которые могут быть прочитаны в этом направлении 5 '→ 3', каждая из которых начинается с другого нуклеотида в триплете. В двухцепочечной нуклеиновой кислоте дополнительные три рамки считывания могут считываться 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, самое большее, одна рамка считывания в данном разделе нуклеиновой кислоты является биологически релевантной ( открытая рамка считывания ). Некоторые вирусные транскрипты можно переводить с использованием нескольких перекрывающихся рамок считывания. [3] Существует один известный пример перекрывания рамок считывания в митохондриальной ДНК млекопитающих : кодирующие части генов для 2 субъединиц АТФазы перекрываются.
Генетический код [ править ]
ДНК кодирует последовательность белка серией трехнуклеотидных кодонов . Следовательно, 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 ДНК-матрицы в направлении 3 '→ 5', но мРНК образуется в направлении от 5 'к 3'. [4] мРНК является одноцепочечной и поэтому содержит только три возможных рамки считывания, из которых транслируется только одна . Кодоны рамки считывания мРНК переводятся в '→ 3' направлении 5 в аминокислоты с помощью рибосом , чтобы произвести полипептидную цепь .
Открытая рамка чтения [ править ]
Открытая рамка считывания (ORF) - это рамка считывания, которая может транскрибироваться в РНК и транслироваться в белок. Для этого требуется непрерывная последовательность ДНК от стартового кодона через последующую область, которая обычно имеет длину, кратную 3 нуклеотидам, до стоп-кодона в той же рамке считывания. [5]
Когда предполагаемая аминокислотная последовательность, полученная в результате трансляции ORF, оставалась неизвестной в геномах митохондрий и хлоропластов, соответствующая открытая рамка считывания была названа неидентифицированной рамкой считывания (URF). Например, ген MT-ATP8 был впервые описан как URF A6L, когда был секвенирован полный митохондриальный геном человека . [6]
Множественные рамки чтения [ править ]
Использование нескольких рамок считывания приводит к возможности перекрытия генов ; Их может быть много в геномах вирусов, прокариот и митохондрий . [7] 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 ( сдвиг рамки трансляции ). Это приводит к тому, что первая часть мРНК транслируется в одной рамке считывания, а вторая часть транслируется в другой рамке считывания. Это отличается от мутации со сдвигом рамки считывания , поскольку нуклеотидная последовательность (ДНК или РНК) не изменяется - изменяется только рамка, в которой она считывается.
См. Также [ править ]
- Генетический код
- Направленность (молекулярная биология)
- Смысл (молекулярная биология)
Ссылки [ править ]
- ^ Рейни С., Репка Дж. "Количественный анализ последовательности и открытой рамки считывания на основе смещения кодонов" (PDF) . Системика, кибернетика и информатика . 4 (1): 65–72.
- ^ Badger JH, Olsen GJ (апрель 1999). «CRITICA: Средство идентификации области кодирования, вызывающее сравнительный анализ» . Mol Biol Evol . 16 (4): 512–24. DOI : 10.1093 / oxfordjournals.molbev.a026133 . PMID 10331277 .
- ^ Лендер, Эрик. «Биология MITx 7.00x» .
- ^ Лодиш (2007). Молекулярная клеточная биология (6-е изд.). WH Freeman. п. 121. ISBN. 978-1429203142.
- ^ Бенджамин С. Пирс (2012). Генетика: концептуальный подход . WH Freeman . 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 (апрель 1981). «Последовательность и организация митохондриального генома человека». Природа . 290 (5806): 457–65. Bibcode : 1981Natur.290..457A . DOI : 10.1038 / 290457a0 . PMID 7219534 .
- Перейти ↑ Johnson Z, Chisholm S (2004). «Свойства перекрывающихся генов сохраняются в микробных геномах» . Genome Res . 14 (11): 2268–72. DOI : 10.1101 / gr.2433104 . PMC 525685 . PMID 15520290 .
