Marco de lectura

En biología molecular , un marco de lectura es una elección específica entre las posibles formas de leer la secuencia de nucleótidos en una molécula de ácido nucleico ( ADN o ARN ) como una secuencia de tripletes. Cuando estos tripletes corresponden a aminoácidos o señales de parada durante la traducción , se denominan codones .

Una sola hebra de una molécula de ácido nucleico tiene un extremo fosforilo , llamado extremo 5′ , y un extremo hidroxilo o 3′ . Estos definen la dirección 5′→3′ . Existen tres marcos de lectura que pueden leerse en esta dirección 5′→3′, cada uno comenzando desde un nucleótido diferente en un triplete. En un ácido nucleico de doble hebra, se pueden leer tres marcos de lectura adicionales desde la otra hebra complementaria en la dirección 5′→3′ a lo largo de esta hebra. Como las dos hebras de una molécula de ácido nucleico de doble hebra son antiparalelas, la dirección 5′→3′ en la segunda hebra corresponde a la dirección 3′→5′ a lo largo de la primera hebra. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

En general, como máximo, un marco de lectura en una sección determinada de un ácido nucleico es biológicamente relevante ( marco de lectura abierto ). Algunos transcritos virales pueden traducirse utilizando múltiples marcos de lectura superpuestos. Existe un ejemplo conocido de marcos de lectura superpuestos en el ADN mitocondrial de mamíferos : las porciones codificantes de los genes de dos subunidades de la ATPasa se superponen.

El ADN codifica la secuencia de proteínas mediante una serie de codones de tres nucleótidos . Por lo tanto, cualquier secuencia de ADN dada puede leerse de seis maneras diferentes: tres marcos de lectura en una dirección (que comienzan en diferentes nucleótidos) y tres en la dirección opuesta. Durante la transcripción , la ARN polimerasa lee la cadena molde de ADN en la dirección 3′→5′, pero el ARNm se forma en la dirección 5′ a 3′. ^{[ 3 ]} El ARNm es monocatenario y, por lo tanto, solo contiene tres posibles marcos de lectura, de los cuales solo uno se traduce . Los codones del marco de lectura del ARNm son traducidos en la dirección 5′→3′ a aminoácidos por un ribosoma para producir una cadena polipeptídica .

Un marco de lectura abierto (ORF) es un marco de lectura que tiene el potencial de transcribirse a ARN y traducirse a proteína. Requiere una secuencia continua de ADN que puede incluir un codón de inicio , pasando por una región subsiguiente cuya longitud es un múltiplo de 3 nucleótidos, hasta un codón de parada en el mismo marco de lectura. ^{[ 4 ]}

Cuando una supuesta secuencia de aminoácidos resultante de la traducción de un ORF permanecía desconocida en los genomas mitocondriales y cloroplásticos, el marco de lectura abierto correspondiente se denominaba marco de lectura no identificado (URF). Por ejemplo, el gen MT-ATP8 se describió inicialmente como URF A6L cuando se secuenció el genoma mitocondrial humano completo . ^{[ 5 ]}

El uso de múltiples marcos de lectura conlleva la posibilidad de genes superpuestos ; puede haber muchos de estos en los genomas virales, procariotas y mitocondriales . ^{[ 6 ]} Algunos virus, por ejemplo el virus de la hepatitis B y el BYDV , utilizan varios genes superpuestos en diferentes marcos de lectura.

En raras ocasiones, un ribosoma puede cambiar de marco de lectura durante la traducción de un ARNm ( cambio de marco de lectura traslacional ). Esto provoca que la primera parte del ARNm se traduzca en un marco de lectura y la última en uno diferente. Esto se diferencia de una mutación por cambio de marco de lectura , ya que la secuencia de nucleótidos (ADN o ARN) no se altera, solo cambia el marco de lectura.

• Código genético
• Direccionalidad (biología molecular)
• Sentido (biología molecular)