إطار قراءة مفتوح

يمكن لبعض إطارات القراءة المفتوحة القصيرة (sORFs)، ^{[ 7 ]} والمعروفة أيضًا باسم إطارات القراءة المفتوحة الصغيرة (smORFs)، ^{[ 8 ]} والتي يقل طولها عادةً عن 100 كودون، ^{[ 9 ]} والتي تفتقر إلى السمات المميزة الكلاسيكية للجينات المشفرة للبروتينات (سواء من الحمض النووي الريبوزي غير المشفر أو الحمض النووي الريبوزي الرسول)، أن تُنتج ببتيدات وظيفية . ^{[ 10 ]} وهي تُشفّر بروتينات دقيقة أو بروتينات مُشفّرة بواسطة إطارات القراءة المفتوحة القصيرة (SEPs). يحتوي الجزء غير المترجم 5' من حوالي 50% من الحمض النووي الريبوزي الرسول للثدييات على إطار قراءة مفتوح قصير واحد أو أكثر، ^{[ 11 ]} ويُطلق عليه أيضًا إطارات القراءة المفتوحة العلوية (uORFs). ومع ذلك، احتوى أقل من 10% من الحمض النووي الريبوزي الرسول للفقاريات التي شملها مسحٌ أُجري عام 1994 على كودونات AUG قبل إطار القراءة المفتوح الرئيسي. وُجدت إطارات القراءة المفتوحة العلوية في ثلثي الجينات الأولية المسرطنة والبروتينات ذات الصلة. ^{[ 12 ]} 64-75% من مواقع بدء الترجمة التي تم تحديدها تجريبياً لـ sORFs محفوظة في جينومات الإنسان والفأر، وقد يشير ذلك إلى أن لهذه العناصر وظيفة. ^{[ 13 ]} مع ذلك، غالباً ما توجد sORFs فقط في الأشكال النادرة من mRNA وتتجنب الانتقاء؛ وقد يرتبط الحفاظ العالي على مواقع البدء بموقعها داخل محفزات الجينات المعنية. وهذا ما يميز جين SLAMF1 ، على سبيل المثال. ^{[ 14 ]}

أداة ORF Finder (محدد إطارات القراءة المفتوحة) ^{[ 16 ]} هي أداة تحليل رسومية تُحدد جميع إطارات القراءة المفتوحة ذات الحد الأدنى للحجم الذي يُحدده المستخدم في تسلسله أو في تسلسل موجود مسبقًا في قاعدة البيانات. تُحدد هذه الأداة جميع إطارات القراءة المفتوحة باستخدام الشفرات الجينية القياسية أو البديلة. يُمكن حفظ تسلسل الأحماض الأمينية المُستنتج بصيغ مختلفة والبحث عنه في قاعدة بيانات التسلسلات باستخدام خادم أداة البحث الأساسي للمحاذاة المحلية (BLAST). تُساعد أداة ORF Finder في إعداد تسلسلات كاملة ودقيقة. كما أنها مُدمجة مع برنامج Sequin لإرسال التسلسلات (محلل التسلسلات).

برنامج ORF Investigator ^{[ 17 ]} هو برنامج لا يقتصر دوره على توفير معلومات حول التسلسلات المشفرة وغير المشفرة فحسب، بل يُجري أيضًا محاذاة ثنائية شاملة لتسلسلات مناطق الجينات/الحمض النووي المختلفة. يُحدد البرنامج بكفاءة إطارات القراءة المفتوحة (ORFs) لتسلسلات الأحماض الأمينية المقابلة، ويُحولها إلى رمز الحمض الأميني المكون من حرف واحد، ويُحدد مواقعها في التسلسل. تُسهل المحاذاة الثنائية الشاملة بين التسلسلات اكتشاف الطفرات المختلفة، بما في ذلك تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة . تُستخدم خوارزميات Needleman-Wunsch لمحاذاة الجينات. كُتب برنامج ORF Investigator بلغة البرمجة Perl المحمولة ، وبالتالي فهو مُتاح لمستخدمي جميع أنظمة التشغيل الشائعة.

OrfPredictor ^{[ 18 ]} هو خادم ويب مصمم لتحديد المناطق المشفرة للبروتينات في التسلسلات المشتقة من علامات التسلسل المعبر عنها (EST). بالنسبة لتسلسلات الاستعلام التي تتطابق مع نتائج BLASTX، يتنبأ البرنامج بالمناطق المشفرة بناءً على أطر قراءة الترجمة المحددة في محاذاة BLASTX، وإلا فإنه يتنبأ بالمنطقة المشفرة الأكثر احتمالاً بناءً على الإشارات الذاتية لتسلسلات الاستعلام. يُخرج البرنامج تسلسلات الببتيدات المتوقعة بصيغة FASTA ، بالإضافة إلى سطر تعريف يتضمن معرّف الاستعلام، وإطار قراءة الترجمة، ومواقع النيوكليوتيدات التي تبدأ وتنتهي عندها المنطقة المشفرة. يُسهّل OrfPredictor عملية إضافة التعليقات التوضيحية إلى التسلسلات المشتقة من EST، لا سيما في مشاريع EST واسعة النطاق.

يستخدم برنامج OrfPredictor مزيجًا من تعريفَي ORF المختلفين المذكورين أعلاه. يبحث البرنامج عن تسلسلات تبدأ بكودون بدء وتنتهي بكودون توقف. كمعيار إضافي، يبحث عن كودون توقف في المنطقة غير المترجمة 5' (UTR أو NTR، المنطقة غير المترجمة ^{[ 19 ]} ). لم يعد خادم الويب الخاص بـ OrfPredictor مدعومًا، ويمكن تنزيل أداة OrfPredictor المستقلة من الموقع التالي: ( http://bioinformatics.ysu.edu/publication/tools_download/ ).

ORFik هي حزمة برمجية R ضمن Bioconductor تُستخدم لإيجاد إطارات القراءة المفتوحة واستخدام تقنيات التسلسل من الجيل التالي للتحقق من صحة هذه الإطارات. ^{[ 20 ] [ 21 ]}

orfipy أداة مكتوبة بلغة بايثون / سايثون لاستخراج الإطارات المفتوحة للقراءة (ORFs) بسرعة فائقة ومرونة عالية. ^{[ 22 ]} يمكن لـ orfipy العمل مع تسلسلات FASTA وFASTQ العادية أو المضغوطة، وتوفر خيارات متعددة لضبط عمليات البحث عن الإطارات المفتوحة للقراءة بدقة؛ تشمل هذه الخيارات تحديد كودونات البدء والتوقف، والإبلاغ عن الإطارات المفتوحة للقراءة الجزئية، واستخدام جداول ترجمة مخصصة. يمكن حفظ النتائج بصيغ متعددة، بما في ذلك صيغة BED الموفرة للمساحة. يتميز orfipy بسرعة فائقة خاصة للبيانات التي تحتوي على تسلسلات FASTA صغيرة متعددة، مثل تجميعات النسخ الجيني الجديدة. ^{[ 23 ]}