إطار القراءة المفتوح

الموسوعة الحرة
تسلسل العينة يظهر ثلاثة إطارات قراءة محتملة مختلفة . يتم تمييز كودونات البداية باللون الأرجواني، ويتم تمييز كودونات التوقف باللون الأحمر.

في علم الأحياء الجزيئي ، تُعرَّف إطارات القراءة بأنها امتدادات لتسلسل الحمض النووي بين كودونات البداية والنهاية . وعادةً ما يُنظر إلى هذا ضمن منطقة مدروسة من تسلسل الحمض النووي البدائي ، حيث يكون أحد إطارات القراءة الستة المحتملة فقط "مفتوحًا" (ومع ذلك، تشير "القراءة" إلى الحمض النووي الريبي الناتج عن نسخ الحمض النووي وتفاعله اللاحق مع الريبوسوم في الترجمة ). قد يحتوي إطار القراءة المفتوح هذا [1] على كودون بداية (عادةً AUG من حيث الحمض النووي الريبي ) وبحكم التعريف لا يمكن أن يمتد إلى ما هو أبعد من كودون التوقف (عادةً UAA أو UAG أو UGA في الحمض النووي الريبي). [2] يشير كود البدء هذا (ليس بالضرورة الأول) إلى المكان الذي قد تبدأ فيه الترجمة. يقع موقع إنهاء النسخ بعد إطار القراءة المفتوح، بعد كودون توقف الترجمة. إذا توقف النسخ قبل كودون التوقف، فسيتم صنع بروتين غير مكتمل أثناء الترجمة. [3]

في الجينات حقيقية النواة ذات الإكسونات المتعددة ، تتم إزالة الإنترونات ثم يتم ربط الإكسونات معًا بعد النسخ لإنتاج mRNA النهائي لترجمة البروتين. في سياق العثور على الجينات ، فإن تعريف البدء والتوقف لإطار القراءة المفتوح ينطبق فقط على mRNAs الموصولة ، وليس الحمض النووي الجينومي، حيث قد تحتوي الإنترونات على كودونات توقف و/أو تسبب تحولات بين إطارات القراءة. يقول تعريف بديل أن إطار القراءة المفتوح هو تسلسل له طول قابل للقسمة على ثلاثة ومحدود بكودونات توقف. [1] [4] يمكن أن يكون هذا التعريف الأكثر عمومية مفيدًا في سياق النسخ الجيني والميتاجينوميات ، حيث قد لا يكون كود البدء أو التوقف موجودًا في التسلسلات التي تم الحصول عليها. يتوافق مثل هذا إطار القراءة المفتوح مع أجزاء من الجين وليس الجين الكامل.

الأهمية البيولوجية

أحد الاستخدامات الشائعة لإطارات القراءة المفتوحة (ORFs) هو استخدامها كدليل واحد للمساعدة في التنبؤ بالجينات . غالبًا ما تُستخدم إطارات القراءة المفتوحة الطويلة، جنبًا إلى جنب مع أدلة أخرى، لتحديد مناطق ترميز البروتين المرشحة أو مناطق ترميز الحمض النووي الريبي الوظيفية في تسلسل الحمض النووي في البداية . [5] لا يعني وجود إطار قراءة مفتوح بالضرورة أن المنطقة تُترجم دائمًا . على سبيل المثال، في تسلسل الحمض النووي الذي تم إنشاؤه عشوائيًا بنسبة مئوية متساوية من كل نوكليوتيد ، من المتوقع وجود كودون توقف مرة واحدة كل 21 كودونًا . [5] قد تبحث خوارزمية بسيطة للتنبؤ بالجينات في بدائيات النوى عن كودون بداية يتبعه إطار قراءة مفتوح طويل بما يكفي لتشفير بروتين نموذجي، حيث يتطابق استخدام الكودون لتلك المنطقة مع السمة الترددية لمناطق ترميز الكائن الحي المعطى. [5] لذلك، يقول بعض المؤلفين أن إطار القراءة المفتوح يجب أن يكون له طول أدنى، على سبيل المثال 100 كودون [6] أو 150 كودونًا. [5] حتى إطار القراءة المفتوح الطويل بحد ذاته لا يشكل دليلاً قاطعًا على وجود الجين . [ 5]

إطارات القراءة المفتوحة القصيرة (sORFs)

يمكن لبعض إطارات القراءة المفتوحة القصيرة (sORFs)، والتي تسمى أيضًا إطارات القراءة المفتوحة الصغيرة ، [7] والتي يبلغ طولها عادةً أقل من 100 كودون، [8] والتي تفتقر إلى السمات الكلاسيكية لجينات ترميز البروتين (من كل من ncRNAs وmRNAs) أن تنتج ببتيدات وظيفية. [9] من المعروف أن 5'-UTR لحوالي 50٪ من mRNAs الثدييات تحتوي على واحد أو أكثر من sORFs، [10] وتسمى أيضًا ORFs أو uORFs المنبع . ومع ذلك، فإن أقل من 10٪ من mRNAs الفقارية التي تم مسحها في دراسة قديمة تحتوي على كودونات AUG أمام ORF الرئيسي. ومن المثير للاهتمام، تم العثور على uORFs في ثلثي الأورام الأولية والبروتينات ذات الصلة. [11] 64-75٪ من مواقع بدء الترجمة التي تم العثور عليها تجريبياً لـ sORFs محفوظة في جينومات الإنسان والفئران وقد تشير إلى أن هذه العناصر لها وظيفة. [12] ومع ذلك، غالبًا ما يمكن العثور على sORFs فقط في الأشكال الثانوية من mRNAs وتجنب الاختيار؛ قد يكون الحفاظ العالي على مواقع البدء مرتبطًا بموقعها داخل محفزات الجينات ذات الصلة. هذا هو سمة جين SLAMF1 ، على سبيل المثال. [13]

ترجمة بستة إطارات

نظرًا لأن الحمض النووي يتم تفسيره في مجموعات من ثلاثة نيوكليوتيدات (كودونات)، فإن خيط الحمض النووي يحتوي على ثلاثة إطارات قراءة مميزة. [14] يحتوي الحلزون المزدوج لجزيء الحمض النووي على خيطين متعاكسين؛ مع وجود ثلاثة إطارات قراءة لكل خيط، فهناك ستة ترجمات إطارية ممكنة. [14]

مثال على ترجمة بستة إطارات. يظهر تسلسل النوكليوتيدات في المنتصف مع الترجمات الأمامية أعلاه والترجمات العكسية أدناه. يتم تسليط الضوء على إطارين محتملين للقراءة المفتوحة مع التسلسلات.

برمجة

الباحث

إن أداة ORF Finder (Open Reading Frame Finder) [15] هي أداة تحليل رسومية تعمل على العثور على جميع إطارات القراءة المفتوحة ذات الحجم الأدنى القابل للاختيار في تسلسل المستخدم أو في تسلسل موجود بالفعل في قاعدة البيانات. تحدد هذه الأداة جميع إطارات القراءة المفتوحة باستخدام الرموز الجينية القياسية أو البديلة. يمكن حفظ تسلسل الأحماض الأمينية المستنتجة بتنسيقات مختلفة والبحث عنه في قاعدة بيانات التسلسل باستخدام خادم أداة البحث عن المحاذاة المحلية الأساسية (BLAST). يجب أن تكون أداة ORF Finder مفيدة في إعداد عمليات إرسال تسلسل كاملة ودقيقة. وهي تأتي أيضًا مع برنامج إرسال تسلسل Sequin (محلل التسلسل).

محقق

ORF Investigator [16] هو برنامج لا يقدم معلومات حول التسلسلات المشفرة وغير المشفرة فحسب، بل يمكنه أيضًا إجراء محاذاة عالمية زوجية لتسلسلات مناطق الجينات/الحمض النووي المختلفة. تجد الأداة بكفاءة إطارات القراءة المفتوحة لتسلسلات الأحماض الأمينية المقابلة وتحولها إلى رمز الأحماض الأمينية المكون من حرف واحد، وتوفر مواقعها في التسلسل. تجعل المحاذاة العالمية الزوجية بين التسلسلات من السهل اكتشاف الطفرات المختلفة، بما في ذلك تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة . تُستخدم خوارزميات نيدلمان-وونش لمحاذاة الجينات. تمت كتابة ORF Investigator بلغة برمجة Perl المحمولة ، وبالتالي فهي متاحة لمستخدمي جميع أنظمة التشغيل الشائعة.

المتنبئ

OrfPredictor [17] هو خادم ويب مصمم لتحديد مناطق ترميز البروتين في تسلسلات مشتقة من وسم التسلسل المعبر عنه (EST). بالنسبة لتسلسلات الاستعلام التي تحتوي على إصابة في BLASTX، يتنبأ البرنامج بمناطق الترميز بناءً على إطارات قراءة الترجمة المحددة في محاذاة BLASTX، وإلا فإنه يتنبأ بمنطقة الترميز الأكثر احتمالية بناءً على الإشارات الجوهرية لتسلسلات الاستعلام. يكون الناتج عبارة عن تسلسلات الببتيد المتوقعة بتنسيق FASTA، وسطر تعريف يتضمن معرف الاستعلام وإطار قراءة الترجمة ومواضع النوكليوتيدات حيث تبدأ وتنتهي منطقة الترميز. يسهل OrfPredictor شرح التسلسلات المشتقة من EST، وخاصةً لمشاريع EST واسعة النطاق.

يستخدم ORF Predictor مزيجًا من تعريفي ORF المختلفين المذكورين أعلاه. فهو يبحث عن امتدادات تبدأ بكودون بداية وتنتهي بكودون توقف. كمعيار إضافي، فإنه يبحث عن كودون توقف في المنطقة غير المترجمة 5' (UTR أو NTR، المنطقة غير المترجمة [18] ).

أورفيك

ORFik عبارة عن حزمة R في Bioconductor للعثور على إطارات القراءة المفتوحة واستخدام تقنيات التسلسل من الجيل التالي لتبرير إطارات القراءة المفتوحة. [19] [20]

أورفيبى

orfipy هي أداة مكتوبة بلغة Python / Cython لاستخراج ملفات ORF بطريقة سريعة ومرنة للغاية. [21] يمكن أن يعمل orfipy مع تسلسلات FASTA وFASTQ العادية أو المضغوطة، ويوفر العديد من الخيارات لضبط عمليات البحث في ملفات ORF؛ تتضمن هذه تحديد كودونات البداية والنهاية، والإبلاغ عن ملفات ORF الجزئية، واستخدام جداول الترجمة المخصصة. يمكن حفظ النتائج بتنسيقات متعددة، بما في ذلك تنسيق BED الموفر للمساحة. orfipy أسرع بشكل خاص للبيانات التي تحتوي على تسلسلات FASTA متعددة أصغر، مثل تجميعات النسخ الجديدة. [22]

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ ab Sieber P, Platzer M, Schuster S (مارس 2018). "إعادة النظر في تعريف إطار القراءة المفتوحة". Trends in Genetics . 34 (3): 167–170. doi :10.1016/j.tig.2017.12.009. PMID  29366605.
  2. ^ Brody LC (2021-08-25). "Stop Codon". المعهد الوطني لأبحاث الجينوم البشري . المعاهد الوطنية للصحة . تم الاسترجاع في 2021-08-25 .
  3. ^ Slonczewski J, Foster JW (2009). علم الأحياء الدقيقة: علم متطور . نيويورك: WW Norton & Co. ISBN 978-0-393-97857-5. OCLC  185042615.
  4. ^ Claverie JM (1997). "الأساليب الحسابية لتحديد الجينات في تسلسلات جينوم الفقاريات". علم الوراثة الجزيئي البشري . 6 (10): 1735-44. doi : 10.1093/hmg/6.10.1735 . PMID  9300666.
  5. ^ abcde Deonier R, Tavaré S , Waterman M (2005). Computational Genome Analysis: an introduction . Springer-Verlag . ص. 25. ISBN 978-0-387-98785-9.
  6. ^ Claverie JM, Poirot O, Lopez F (1997). "صعوبة تحديد الجينات في تسلسلات الفقاريات المجهولة". Computers & Chemistry . 21 (4): 203–14. doi :10.1016/s0097-8485(96)00039-3. PMID  9415985.
  7. ^ Vakirlis, Nikolaos; Vance, Zoe; Duggan, Kate M.; McLysaght, Aoife (2022). "الولادة الجديدة للبروتينات الدقيقة الوظيفية في السلالة البشرية". Cell Reports . 41 (12): 111808. doi :10.1016/j.celrep.2022.111808. PMC 10073203. PMID 36543139.  S2CID 254966620  . 
  8. ^ Kute, Preeti Madhav; Soukarieh, Omar; Tjeldnes, Håkon; Trégouët, David-Alexandre; Valen, Eivind (2022). "أطر القراءة المفتوحة الصغيرة، كيفية العثور عليها وتحديد وظيفتها". Frontiers in Genetics . 12 : 796060. doi : 10.3389 /fgene.2021.796060 . PMC 8831751. PMID  35154250. 
  9. ^ زانيت ج، بن رباح إي، لي تي، بيليسييه مونييه أ، شانوت ديلالاند إتش، رونسين بي، وآخرون. (سبتمبر 2015). "الببتيدات Pri sORF تحفز معالجة البروتين الانتقائية بوساطة البروتيزوم". علوم . 349 (6254): 1356–1358. بيب كود :2015Sci...349.1356Z. دوى :10.1126/science.aac5677. بميد  26383956. S2CID  206639549.
  10. ^ Wethmar K, Barbosa-Silva A, Andrade-Navarro MA, Leutz A (يناير 2014). "uORFdb--قاعدة بيانات أدبية شاملة عن بيولوجيا uORF حقيقية النواة". Nucleic Acids Research . 42 (إصدار قاعدة البيانات): D60–D67. doi :10.1093/nar/gkt952. PMC 3964959. PMID  24163100 . 
  11. ^ Geballe, AP; Morris, DR (أبريل 1994). "الكودونات المبدئية ضمن 5'-leaders of mRNAs كمنظمات للترجمة". Trends in Biochemical Sciences . 19 (4): 159–164. doi :10.1016/0968-0004(94)90277-1. ISSN  0968-0004. PMID  8016865.
  12. ^ Lee S, Liu B, Lee S, Huang SX, Shen B, Qian SB (سبتمبر 2012). "Global mapping of translation initiation sites in mammalian cells at single-nucleotide resolution". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 109 (37): E2424–E2432. doi : 10.1073/pnas.1207846109 . PMC 3443142. PMID  22927429 . 
  13. ^ شوارتز آم، بوتلييفا إل في، كوفيتش إم، كليبيكوفا إيه في، أكوليتش ​​كا، فورونتسوف آي إي، وآخرون. (أكتوبر 2016). "عامل الخلية B المبكر 1 (EBF1) أمر بالغ الأهمية للتحكم في النسخ لجين SLAMF1 في الخلايا B البشرية". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - آليات تنظيم الجينات . 1859 (10): 1259–1268. دوى :10.1016/j.bbagrm.2016.07.004. بميد  27424222.
  14. ^ ab Pearson WR, Wood T, Zhang Z, Miller W (نوفمبر 1997). "مقارنة تسلسلات الحمض النووي بتسلسلات البروتين". Genomics . 46 (1): 24–36. doi :10.1006/geno.1997.4995. PMID  9403055. S2CID  6413018.
  15. ^ "ORFfinder". المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية .
  16. ^ Dhar DV, Kumar MS (2012). "محقق ORF: أداة جديدة لإيجاد ORF تجمع بين محاذاة الجينات العالمية الزوجية". مجلة أبحاث العلوم الحديثة . 1 (11): 32-35.
  17. ^ "OrfPredictor". bioinformatics.ysu.edu . مؤرشف من الأصل في 2015-12-22 . تم الاسترجاع في 2015-12-17 .
  18. ^ Carrington JC, Freed DD (أبريل 1990). "تعزيز الترجمة المستقل عن الغطاء بواسطة منطقة غير مترجمة من الفيروس المضخم للخلايا النباتية 5". مجلة علم الفيروسات . 64 (4): 1590-7. doi :10.1128/JVI.64.4.1590-1597.1990. PMC 249294. PMID  2319646 . 
  19. ^ كورنيل لابون، هاكون تجيلدنس (2018). “ORFik – إطارات القراءة المفتوحة في علم الجينوم”. bioconductor.org . دوى :10.18129/B9.bioc.ORFik.
  20. ^ تجيلدنيس، هاكون؛ لابون، كورنيل؛ توريس كليورين، ياميلا؛ تشيزينسكا، كاتارزينا؛ سيرسكي، ميشال؛ فالين، إيفيند (2021). “ORFik: مجموعة أدوات R شاملة لتحليل الترجمة”. بي إم سي للمعلوماتية الحيوية . 22 (1): 336. دوى : 10.1186/s12859-021-04254-ث . بمك 8214792 . بميد  34147079. 
  21. ^ Singh U, Wurtele ES (فبراير 2021). "orfipy: أداة سريعة ومرنة لاستخراج إطارات القراءة المفتوحة". Bioinformatics . 37 (18): 3019–3020. doi : 10.1093/bioinformatics/btab090 . ISSN  1367-4803. PMC 8479652. PMID 33576786  . 
  22. ^ سينغ يو (2021-02-13)، urmi-21/orfipy ، تم الاسترجاع في 2021-02-13
  • الترجمة وأطر القراءة المفتوحة
  • hORFeome V5.1 - أداة تفاعلية تعتمد على الويب لمجموعة CCSB Human ORFeome
  • ORF Marker - أداة واجهة مستخدم رسومية سطح مكتبية مجانية وسريعة ومتعددة المنصات للتنبؤ بـ ORFs وتحليلها
  • StarORF - أداة واجهة مستخدم رسومية متعددة المنصات تعتمد على Java للتنبؤ بـ ORFs وتحليلها والحصول على تسلسل المكمل العكسي
  • تم أرشفة ORFPredictor في 2015-12-22 على موقع Wayback Machine - خادم ويب مصمم للتنبؤ بـ ORF وترجمة دفعة من تسلسلات EST أو cDNA
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=إطار_القراءة_المفتوح&oldid=1214167438"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate