Offene Leserahmen (ORFs) finden

Was ein ORF ist

Ein offener Leserahmen ist eine Folge von Codons, die mit einem Startcodon beginnt und am ersten Stoppcodon (TAA, TAG oder TGA) im selben Rahmen endet. Es ist der Teil einer Sequenz, der in Protein übersetzt werden könnte. Ein echtes Gen ist ein ORF, aber nicht jeder ORF ist ein Gen: Kurze entstehen überall zufällig.

Sechs Leserahmen

Eine Sequenz lässt sich auf dem Vorwärtsstrang in drei Rahmen lesen, beginnend bei Base 1, 2 oder 3, und in drei weiteren auf dem reversen Komplement. Ein Gen auf dem Gegenstrang ist in den Vorwärtsrahmen unsichtbar, also sollte eine Suche alle sechs abdecken, sofern die Orientierung nicht bekannt ist.

Die Einstellungen wählen

• Startcodons: ATG für Eukaryoten und die meisten Suchen. Bakterien starten mehr als jedes zehnte Gen mit GTG und einige mit TTG, also bei bakterieller DNA einschließen. „Beliebiges Codon“ findet Rahmen von Stopp zu Stopp, nützlich bei Teilsequenzen ohne Start.
• Mindestlänge: In zufälliger DNA taucht etwa alle 21 Codons zufällig ein Stoppcodon auf, daher entfernt eine Grenze von 100 Codons das meiste Rauschen. Für kurze Peptide oder virale Gene senken, für genomweite Suchen erhöhen.
• Genetischer Code: Mitochondriale und manche bakterielle Sequenzen nutzen andere Stopp- und Startcodons, also die richtige Tabelle wählen.

Den echten herausfinden

Der längste ORF ist meist das Gen, aber prüfe es: Eine echte kodierende Sequenz hat eine zum Organismus passende Codon-Usage, ein plausibles Protein ohne lange Folgen einer einzigen Aminosäure und bei eukaryotischer mRNA einen Kozak-Kontext (GCCACCATGG) um den Start. In genomischer DNA zerlegen Introns Gene in Stücke, daher funktioniert die ORF-Suche bei cDNA und Bakteriengenomen, nicht bei gespleißten Genen.

Finden und übersetzen

1. Füge die Sequenz in den ORF-Finder ein und wähle Rahmen, Startcodons und Mindestlänge.
2. Jeder ORF wird mit Rahmen, Start, Ende, Länge und Proteinsequenz aufgelistet.
3. Übersetze einen gewählten Bereich mit DNA in Protein übersetzen, oder sieh dir alle sechs Rahmen auf einmal in der Translationskarte.