Nyitott leolvasási keret

A molekuláris genetikában nyitott leolvasási keret (open reading frame, ORF) az olyan leolvasási keret neve, ami nem tartalmaz stop kodont (tehát általában két stopkodon közötti rész). Az átírási terminátor „szünet”-helyek az ORF után találhatók, hiszen ha az átírás megállna a stop kodon előtt, félkész fehérje készülne el az átírás során.^[1]

Normális esetben a start kodon utáni régió olvasási keretét megszakító inzertációk a szekvencia kereteltolódásos mutációját (frameshift mutation) okozzák, és áthelyezik a stop kodon-szekvenciákat is.

Jelentősége

A nyitott leolvasási keretek gyakori felhasználási módja, hogy a génpredikció számára plusz információt nyújtanak. A hosszú ORF-ek, más bizonyítékokkal együtt, segítenek a DNS-szekvenciában lévő fehérjekódoló régió-jelölt területek előzetes azonosításában.^[2] Az ORF jelenléte nem feltétlenül jelenti azt, hogy az adott régió valaha is átírásra kerül. Például egy véletlenszerűen generált DNS-szekvenciában, ha minden nukleotid azonos valószínűséggel fordul elő, átlagosan 21 kodononként fordulna elő stop kodon.^[2] Egy egyszerű, prokariótákra írt génpredikciós algoritmus kereshetne például olyan start kodont, amit egy tipikus fehérje kódolásához elegendő hosszúságú nyitott leolvasási keret követ, és a régióban a kodonok gyakorisági értékei megfelelnek az adott élőlény kódoló régióiban szokásos értékeknek.^[2] Önmagában egy hosszú nyitott leolvasási keret nem elégséges bizonyíték egy gén jelenlétére.^[2]

Példa

Tegyük fel, hogy egy genom kis részlete szekvenálásra került (pl. 5'-ATCTAAAATGGGTGCC-3'), ekkor az ORF-ek megtalálhatók, ha mindegyik szálon mindhárom lehetséges olvasási keretet megvizsgáljuk. Az említett szekvenciában a három lehetséges leolvasási keretből kettő teljesen nyitott, tehát nem tartalmaz stop kodont:

...A TCT AAA ATG GGT GCC...
...AT CTA AAA TGG GTG CC...
...ATC TAA AAT GGG TGC C...

A DNS-ben lehetséges stop kodonok a „TGA”, „TAA” és a „TAG”. Ezért a példa harmadik olvasási kerete tartalmaz stop kodont („TAA”), míg a másik kettő nem.

ORF-kereső eszközök

1.ORF Finder: Az ORF Finder (Open Reading Frame Finder) egy grafikus analizáló eszköz, ami a felhasználó által feltöltött vagy az adatbázisban már szereplő szekvenciában megkeresi a beállított minimum hosszúságot elérő összes nyitott leolvasási keretet. Az eszköz képes a standard vagy alternatív genetikai kódok használatára is. A meghatározott aminosavsorrend különböző formátumokban elmenthető, és felhasználható a WWW BLAST szerver szekvencia-adatbázisában való keresésre. Az ORF Finder teljes és pontos szekvenciák előkészítésében nyújt segítséget. Egybe szokták csomagolni a Sequin szekvenciaanalizáló és -beküldő szoftverrel.

2. ORF Investigator: Az ORF Investigator nem csak a kódoló és nem kódoló szekvenciákról szolgáltat információt, hanem képes különböző gének/DNS-régiók páronkénti globális egymás mellé igazítására. Az eszköz hatékonyan megtalálja az aminosav-szekvenciákhoz tartozó ORF-eket, és átalakítja azokat egybetűs aminosavkódokká, valamint megadja azok elhelyezkedését a szekvencián belül. A szekvenciák páronkénti globális egymás mellé igazítása megkönnyíti a különböző mutációk, köztük egypontos nukleotid-polimorfizmusok detektálását. A Needleman- és Wunsch-algoritmusokat használja fel a gének igazítására. Az ORF Investigator az architektúrák között hordozható Perl programozási nyelven íródott, így az összes elterjedt operációs rendszeren hozzáférhető.

3. ORFPredictor: Az OrfPredictor egy webszerver, melynek célja az EST-kben (expressed sequence tag, a kifejeződött szekvenciadarab címkéje) található fehérjekódoló régiók meghatározása. Az olyan szekvencialekérdezésekre, melyekre a BLASTX-ben van találat, a program megjósolja a kódoló régiókat a BLASTX igazításban azonosított transzlációs leolvasási keretek alapján; ha nincs találat, megjósolja a legnagyobb valószínűségi kódolási régiót a lekérdezési szekvencia egyéb paraméterei alapján. A program kimenete a megjósolt peptidszekvencia FASTA formátumban, és egy definíciós sor, ami tartalmazza a lekérdezés azonosítóját, a transzlációs leolvasási keretet és kódoló régió elejének és végének nukleotid-pozícióit. Az OrfPredictor lehetővé teszi az EST-kből nyert szekvenciák annotációját, ami főleg nagyméretű EST-projektek számára lehet érdekes.

Kapcsolódó szócikkek

Jegyzetek

↑ Slonczewski, Joan, John Watkins Foster. Microbiology: An Evolving Science. New York: W.W. Norton & Co. (2009). ISBN 978-0-393-97857-5. OCLC 185042615
↑ ^a ^b ^c ^d Deonier, Richard, Simon Tavaré, Michael Waterman. Computational Genome Analysis: an introduction. Springer-Verlag, 25. o. (2005). ISBN 0-387-98785-1

További információk

ORF Investigator ORF finding and Gene alignment program developed by Vivek Dhar Dwivedi and Sarad Kumar Mishra.
Translation and Open Reading Frames
NCBI ORF finder – A web based interactive tool for predicting and analysing ORFs from nucleotide sequences.
ORF finder – A web based interactive tool for predicting and analysing ORFs from nucleotide sequences – hosted at bioinformatics.org
hORFeome V5.1 – A web based interactive tool for CCSB Human ORFeome Collection
ORF Marker – A free, fast and multi-platform desktop GUI tool for predicting and analyzing ORFs
StarORF – A multi-platform, java based, GUI tool for predicting and analyzing ORFs and obtaining reverse complement sequence
ORFPredictor – A webserver designed for ORF prediction and translation of a batch of EST or cDNA sequences

[1] Slonczewski, Joan, John Watkins Foster. Microbiology: An Evolving Science. New York: W.W. Norton & Co. (2009). ISBN 978-0-393-97857-5. OCLC 185042615

[deonier2005p25-2] Deonier, Richard, Simon Tavaré, Michael Waterman. Computational Genome Analysis: an introduction. Springer-Verlag, 25. o. (2005). ISBN 0-387-98785-1

[1]

[2]