إطار القراءة

الموسوعة الحرة
مثال على ثلاثة إطارات قراءة أمامية محتملة لسلسلة من الحمض النووي.
AGG · TGA · CAC · CGC · AAG · CCT · TAT · ATT · AGC A · GGT · GAC · ACC · GCA · AGC · CTT · ATA · TTA · GCAG · GTG · ACA · CCG · CAA · مجلس التعاون الخليجي · TTA · TAT · TAG · C

في علم الأحياء الجزيئي ، يُعرَّف إطار القراءة بأنه اختيار محدد من بين الطرق الممكنة لقراءة تسلسل النيوكليوتيدات في جزيء الحمض النووي ( DNA أو RNA ) كسلسلة من الثلاثيات. وعندما تُعادل هذه الثلاثيات الأحماض الأمينية أو إشارات التوقف أثناء عملية الترجمة ، تُسمى الكودونات .

يحتوي الشريط المفرد لجزيء الحمض النووي على طرف فوسفوري ، يُسمى الطرف 5′ ، وطرف هيدروكسيلي ، يُسمى الطرف 3′ . يُحدد هذان الطرفان اتجاه القراءة 5′→3 ′. توجد ثلاثة إطارات قراءة يمكن قراءتها في هذا الاتجاه، يبدأ كل منها من نيوكليوتيد مختلف في ثلاثية. في الحمض النووي ثنائي الشريط، يمكن قراءة ثلاثة إطارات قراءة إضافية من الشريط الآخر المُكمل في اتجاه 5′→3′ على طول هذا الشريط. ولأن شريطي جزيء الحمض النووي ثنائي الشريط متوازيان عكسيًا، فإن اتجاه 5′→3′ على الشريط الثاني يُقابل اتجاه 3′→5′ على طول الشريط الأول. [ 1 ] [ 2 ]

بشكل عام، لا يُعتبر أكثر من إطار قراءة واحد في جزء معين من الحمض النووي ذا أهمية بيولوجية ( إطار قراءة مفتوح ). يمكن ترجمة بعض النسخ الفيروسية باستخدام أطر قراءة متعددة ومتداخلة. يوجد مثال معروف واحد على تداخل أطر القراءة في الحمض النووي للميتوكوندريا لدى الثدييات : تتداخل الأجزاء المشفرة من جينات وحدتين فرعيتين من إنزيم ATPase.

مثال على جزء من الحمض النووي (DNA) تمت ترجمته بواسطة الحاسوب في جميع أطر القراءة الستة الممكنة. تم تمييز أطر القراءة المفتوحة (ORFs) للجينين 1 و2.

الشفرة الوراثية

يشفر الحمض النووي (DNA) تسلسل البروتين بواسطة سلسلة من الكودونات المكونة من ثلاثة نيوكليوتيدات . وبالتالي، يمكن قراءة أي تسلسل معين من الحمض النووي بست طرق مختلفة: ثلاثة أطر قراءة في اتجاه واحد (تبدأ من نيوكليوتيدات مختلفة) وثلاثة في الاتجاه المعاكس. أثناء عملية النسخ ، يقرأ إنزيم بوليميراز الحمض النووي الريبوزي (RNA polymerase) شريط الحمض النووي القالب في الاتجاه 3′→5′، بينما يتكون الحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA) في الاتجاه 5′→3′. [ 3 ] يكون الحمض النووي الريبوزي الرسول أحادي السلسلة، ولذلك يحتوي على ثلاثة أطر قراءة محتملة فقط، يُترجم واحد منها فقط . تُترجم كودونات إطار قراءة الحمض النووي الريبوزي الرسول في الاتجاه 5′→3′ إلى أحماض أمينية بواسطة الريبوسوم لإنتاج سلسلة عديد الببتيد .

إطار قراءة مفتوح

الإطار المفتوح للقراءة (ORF) هو إطار قراءة لديه القدرة على النسخ إلى الحمض النووي الريبوزي (RNA) والترجمة إلى بروتين. ويتطلب تسلسلًا متصلًا من الحمض النووي (DNA) قد يشمل كودون بدء ، مرورًا بمنطقة لاحقة طولها من مضاعفات العدد 3 نيوكليوتيدات، وصولًا إلى كودون توقف في نفس إطار القراءة. [ 4 ]

عندما يبقى تسلسل الأحماض الأمينية المفترض الناتج عن ترجمة إطار قراءة مفتوح (ORF) غير معروف في جينومات الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء، يُطلق على إطار القراءة المفتوح المقابل اسم إطار قراءة غير مُحدد (URF). على سبيل المثال، وُصف جين MT-ATP8 لأول مرة باسم URF A6L عند تسلسل جينوم الميتوكوندريا البشري الكامل . [ 5 ]

أطر قراءة متعددة

إطارا القراءة المستخدمان بواسطة جينات الميتوكوندريا البشرية MT-ATP8 و MT-ATP6 .

يؤدي استخدام أطر قراءة متعددة إلى إمكانية وجود جينات متداخلة ؛ وقد يكون هناك العديد من هذه الجينات في الجينومات الفيروسية، وجينومات بدائيات النوى، وجينومات الميتوكوندريا . [ 6 ] تستخدم بعض الفيروسات، مثل فيروس التهاب الكبد ب وفيروس اصفرار الشعير ، عدة جينات متداخلة في أطر قراءة مختلفة.

في حالات نادرة، قد ينتقل الريبوسوم من إطار قراءة إلى آخر أثناء ترجمة الحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA) ( انزياح إطار القراءة الترجمي ). يؤدي هذا إلى ترجمة الجزء الأول من الحمض النووي الريبوزي الرسول في إطار قراءة معين، بينما يُترجم الجزء الأخير في إطار قراءة مختلف. يختلف هذا عن طفرة انزياح إطار القراءة ، حيث لا يتغير تسلسل النيوكليوتيدات (في الحمض النووي DNA أو RNA)، وإنما يتغير فقط إطار القراءة.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ ريني إس، ريبكا جيه. "تحليل التسلسل الكمي وإطار القراءة المفتوح بناءً على انحياز الكودون" (ملف PDF) . علم الأنظمة، وعلم التحكم الآلي، والمعلوماتية . 4 (1): 65-72 .
  2. ↑ بادجر جيه إتش، أولسن جي جيه (أبريل 1999). "كريتيكا: أداة لتحديد مناطق الترميز باستخدام التحليل المقارن" . بيولوجيا الجزيئات والتطور . 16 (4): 512-24 . doi : 10.1093/oxfordjournals.molbev.a026133 . PMID 10331277 . 
  3. ↑ لوديش (2007). بيولوجيا الخلية الجزيئية ( الطبعة السادسة). دبليو إتش فريمان. ص 121. ISBN   978-1429203142.
  4. ↑ بنجامين سي. بيرس (2012). علم الوراثة: مدخل مفاهيمي . دبليو إتش فريمان . رقم ISBN 9781429232500.
  5. ↑ أندرسون إس، بانكير إيه تي، باريل بي جي، دي بروين إم إتش، كولسون إيه آر، دروين جيه، إيبرون آي سي، نيرليش دي بي، رو بي إيه، سانجر إف، شراير بي إتش، سميث إيه جيه، ستادن آر، يونغ آي جي (أبريل 1981). "تسلسل وتنظيم جينوم الميتوكوندريا البشري". نيتشر . 290 (5806): 457-465 . Bibcode : 1981Natur.290..457A . doi : 10.1038 / 290457a0 . PMID 7219534. S2CID 4355527 .  
  6. ↑ جونسون ز، تشيشولم س (2004). "خصائص الجينات المتداخلة محفوظة عبر الجينومات الميكروبية" . أبحاث الجينوم . 14 (11): 2268-2272 . doi : 10.1101/gr.2433104 . PMC 525685. PMID 15520290 .