Ανοικτό πλαίσιο ανάγνωσης

Στη μοριακή βιολογία πλαίσια ανάγνωσης καλούνται τμήματα της αλληλουχίας DNA μεταξύ κωδικονίων έναρξης και λήξης. Συνήθως εξετάζονται μέσα σε μια μελετώμενη περιοχή μιας προκαρυωτικής αλληλουχίας DNA, όπου μόνο ένα από τα έξι πιθανά πλαίσια ανάγνωσης θα είναι «ανοιχτό». Ένα τέτοιο ανοιχτό πλαίσιο ανάγνωσης () μπορεί να περιέχει ένα κωδικόνιο έναρξης και εξ ορισμού δεν μπορεί να εκτείνεται πέρα από κάποιο κωδικόνιο λήξης. Το κωδικόνιο έναρξης υποδεικνύει το σημείο από όπου ενδεχομένως μπορεί να αρχίσει η μετάφραση ενώ η θέση τερματισμού της μεταγραφής βρίσκεται εκτός του ανοικτού πλαισίου ανάγνωσης, πέρα από το κωδικόνιο λήξης της μετάφρασης. Αν η μεταγραφή σταματούσε πριν από το κωδικόνιο λήξης, θα παραγόταν μια ατελής πρωτεΐνη κατά τη μετάφραση.

Στα ευκαρυωτικά γονίδια με πολλαπλά εξόνια, τα ιντρόνια αφαιρούνται και τα εξόνια στη συνέχεια ενώνονται μετά τη μεταγραφή ώστε να παραχθεί το τελικό mRNA για τη μετάφραση της πρωτεΐνης. Κατά συνέπεια στην πρόβλεψη γονιδίων ο ορισμός έναρξης–λήξης ενός ανοικτού πλαισίου ανάγνωσης εφαρμόζεται μόνο σε συρραμμένα mRNA και όχι στο γονιδιωματικό DNA καθώς τα ιντρόνια μπορεί να περιέχουν κωδικόνια λήξης και/ή να προκαλούν μετατοπίσεις μεταξύ των πλαισίων ανάγνωσης. Ένας εναλλακτικός ορισμός του ανοικτού πλαισίου ανάγνωσης είναι πως πρόκειται για μια αλληλουχία της οποίας το μήκος διαιρείται με το τρία και οριοθετείται από κωδικόνια λήξης. Αυτός ο πιο γενικός ορισμός μπορεί να είναι χρήσιμος στο πλαίσιο της μεταγραφωμικής και της μεταγονιδιωματικής όπου ένα κωδικόνιο έναρξης ή λήξης μπορεί να μην υπάρχει στις αλληλουχίες που λαμβάνονται. Ένα τέτοιο ανοικτό πλαίσιο αντιστοιχεί σε τμήματα ενός γονιδίου και όχι στο πλήρες γονίδιο.

Βιολογική σημασία
Τα ανοικτά πλαίσια ανάγνωσης αξιοποιούνται συχνά στη πρόβλεψη γονιδίων καθώς μπορούν σε συνδυασμό με άλλα στοιχεία να χρησιμοποιηθούν για την αρχική αναγνώριση υποψήφιων περιοχών κωδικοποίησης πρωτεϊνών ή περιοχών κωδικοποίησης μη κωδικοποιητικού RNA μέσα σε μια αλληλουχία DNA. Η παρουσία ενός ανοικτού πλαισίου ανάγνωσης δεν σημαίνει κατ’ ανάγκη ότι η περιοχή αυτή μεταφράζεται. Για παράδειγμα σε μια τυχαία παραγόμενη αλληλουχία DNA με ίσο ποσοστό κάθε νουκλεοτιδίου, ένα κωδικόνιο λήξης αναμένεται κατά μέσο όρο μία φορά για κάθε 21 κωδικόνια. Ένας απλός αλγόριθμος πρόβλεψης γονιδίων για προκαρυώτες θα μπορούσε να αναζητά ένα κωδικόνιο έναρξης ακολουθούμενο από ένα ανοιχτό πλαίσιο ανάγνωσης αρκετά μεγάλο ώστε να κωδικοποιεί μια τυπική πρωτεΐνη, όπου η χρήση κωδικονίων της περιοχής αυτής να ταιριάζει με τη χαρακτηριστική συχνότητα των κωδικοποιητικών περιοχών του συγκεκριμένου οργανισμού. Για τον λόγο αυτό ορισμένοι ερευνητές υποστηρίζουν ότι ένα ανοικτό πλαίσιο ανάγνωσης θα πρέπει να έχει ελάχιστο μήκος, για παράδειγμα 100 ή 150 κωδικονίων. Σε κάθε περίπτωση από μόνο του ένα ανοιχτό πλαίσιο ανάγνωσης δεν αποτελεί αδιάσειστη απόδειξη για την παρουσία ενός γονιδίου.

Μετάφραση σε έξι πλαίσια ανάγνωσης
Καθώς το DNA ερμηνεύεται σε ομάδες των τριών νουκλεοτιδίων (κωδικόνια), ένας κλώνος DNA διαθέτει τρία διακριτά πλαίσια ανάγνωσης. Η διπλή έλικα ενός μορίου DNA αποτελείται από δύο αντιπαράλληλους κλώνους· καθώς κάθε κλώνος διαθέτει τρία πλαίσια ανάγνωσης, υπάρχουν συνολικά έξι δυνατές μεταφράσεις πλαισίου.

 Παραπομπές 

Κατηγορία:Μοριακή βιολογία
Κατηγορία:Βιοπληροφορική