מסגרת קריאה

מסגרת קריאה (באנגלית: Reading Frame) היא סט רציף ולא חופף של קודונים המורכבים כל אחד משלושה נוקלאוטידים, הנמצא ב-DNA או RNA.

תרשים המציג מסגרות קריאה אפשריות:

AGG·TGA·CAC·CGC·AAG·CCT·TAT·ATT·AGC
A·GGT·GAC·ACC·GCA·AGC·CTT·ATA·TTA·GC
AG·GTG·ACA·CCG·CAA·GCC·TTA·TAT·TAG·C

בכל גדיל DNA או mRNA ישנן שלוש מסגרות קריאה אפשריות, מכאן שבגדיל כפול של DNA יש 6 מסגרות קריאה אפשריות מהן ניתן להתחיל את השעתוק. עובדה זו מאפשרת את קיומם של גנים שונים באזורים חופפים של DNA. בבקטריות נעשה שימוש רב בגנים חופפים וכן במספר וירוסים. לדוגמה, לרצף הנוקלאוטידים 3'- ATTGCGATC ‏-5' ישנן שלוש מסגרות קריאה אפשריות, בהתאם למקום התחלת הקריאה. שלוש המסגרות האפשריות הן: TTG CGA,‏ ATT GCG ATC ו-TGC GAT.

ישנם מקרים נדירים בהם הריבוזום מדלג ממסגרת קריאה אחת לאחרת, במקרה זה לא משתנה רצף ה-DNA. מקרה נוסף בו משתנה מסגרת הקריאה הוא מקרה של מוטציה הגורמת להסטת מסגרת הקריאה, במקרה זה חל שינוי ברצף ה-DNA ויש הוספה או החסרה של נוקלאוטידים.

מסגרת קריאה פתוחה

מסגרת קריאה הנושאת את המידע התורשתי הנחוץ לייצור חלבונים ופפטידים אחרים, מכונה לרוב מסגרת קריאה פתוחה (בראשי התיבות מק"פ, או ORF באנגלית).

לפני מק"פ מופיע קודון אתחול AUG ואחריה קודון עצירה, המזוהים בתהליך השעתוק. אין לבלבל ביניהם לבין קודוני הפתיחה והסיום המצויים על מולקולות רנ"א שליח ומזוהים בתהליך התרגום.

בביואינפורמטיקה ניכרת חשיבות לזיהוי שיטתי ומהיר של מסגרות הקריאה הפתוחות בגנום, כדי להבדיל בין הגנים השונים לאורך הכרומוזום. מכיוון שכל קודון בנוי משלושה נוקלאוטידים ומולקולת הדנ"א בנויה משני סלילים בכיוונים מנוגדים, קיימות שש דרכים אפשריות לקריאת מקטע דנ"א נתון. במטען תורשתי פרוקריוטי ניתן בדרך כלל לזהות את המסגרת הנכונה כזו הארוכה ביותר, כלומר אופן הקריאה בו קודון העצירה מופיע כעבור רצף קודונים ממושך יותר. עם זאת, ייתכן כי יותר ממסגרת אחת תשמש לקריאת אותו קטע קוד.

במטען תורשתי איקריוטי, מסגרת הקריאה הפתוחה עשויה להכיל אינטרונים שיושמטו בשלב השחבור מן הרנ"א שליח. עקב כך, לא ניתן לזהות בוודאות את המסגרת הנכונה כזו הארוכה ביותר והכרחי לבחון את רצף הרנ"א שליח, לאחר שעבר שחבור. על מטלה זו מקלה העובדה שרנ"א שליח איקריוטי שעבר שחבור הוא בדרך כלל חד-ציסטרוני, משמע הוא מתורגם באופן חד ערכי לחלבון מסוים. זאת בניגוד לרנ"א שליח פרוקריוטי, שעשוי להיות רב-ציסטרוני - אותה מולקולה מתורגמת למספר תוצרים חלבוניים שונים.

נמצאו מסגרות קריאה פתוחות גם מחוץ לגנים, אך לרוב אלו הכילו קודונים ספורים בלבד.

לעיתים מספר מק"פ שונה ממספר מסגרות הקריאה. לדוגמה, ברצף 3'- UCUAAAGGUCCA ‏-5' יש שלוש מסגרות קריאה אפשריות אך רק שתיים הן מסגרות קריאה פתוחות. הרצף הוא אחד משני רצפי mRNA אפשריים בשעתוק, וכפי שניתן לראות ישנן שלוש אפשריות בהן הוא ניתן לקריאה:

1. UCU AAA GGU CCA
2. CUA AAG GUC
3. UAA AGG UCA

שתי המסגרות הראשונות מקודדות לחלבון והן נחשבות מק"פ, במסגרת הקריאה השלישית ישנו קודון פסק UAA כך שלא ניתן ליצור חלבון והמסגרת אינה פתוחה.

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא מסגרת קריאה בוויקישיתוף

• הסבר על מסגרות קריאה פתוחות, עם תרגילים ומונחים נוספים, באתר אוניברסיטת ויסקונסין-לה קרוס (אנ').
• NCBI ORF finder כלי מקוון לחיזוי וניתוח מק"פות במקטע DNA המוזן על ידי המשתמש.
• ORF finder אותו כלי מקוון באתר אחר עם ממשק גרפי שונה מעט.
• Sequerome - כלי מקוון מתקדם יותר באתר אוניברסיטת ג'ורג'טאון, המאפשר זיהוי וניתוח של מק"פות והחלבונים המקודדים מהן. ראו הסבר על כלי זה בוויקיפדיה האנגלית.
• StarORF - כלי גרפי מבוסס ג'אווה, לניבוי וניתוח ORFs וקבלת הפוך להשלים רצף