分子生物學的中心法則與序列轉換
在分子生物學中,遺傳訊息的流動遵循著中心法則:去氧核糖核酸(DNA)經由轉錄作用合成核糖核酸(RNA),再經由轉譯作用合成蛋白質。在轉錄過程中,細胞以 DNA 為模板合成 RNA。本工具提供便捷的線上轉換管道,讓您能將 DNA 序列轉換為 RNA,或將 RNA 序列反轉錄回 DNA。
您的序列會在瀏覽器本機進行轉換,不會上傳到 BroBroGo。
編碼股與模板股的轉換機制
進行核酸序列轉換時,必須根據您所擁有的 DNA 股別來選擇正確的轉換規則。DNA 雙股依據其在轉錄時的功能,可分為以下兩種:
- 編碼股(有義股):此股的序列與轉錄產生的 RNA 序列幾乎完全相同,唯一的差別在於 DNA 中的胸腺嘧啶(T)在 RNA 中會被尿嘧啶(U)取代。
- 模板股(反義股):此股是轉錄時 RNA 聚合酶實際閱讀並進行互補配對的股。
本工具支援以下兩種轉換方向與股別規則:
| 轉換方向 | 股別選擇 | 轉換規則 |
|---|---|---|
| DNA → RNA | 編碼股(有義股) | 所有的 T 轉換為 U,其餘鹼基保持不變。 |
| DNA → RNA | 模板股(反義股) | 進行互補配對:A→U、T→A、C→G、G→C。 |
| RNA → DNA | 編碼股(有義股) | 所有的 U 轉換為 T,其餘鹼基保持不變。 |
| RNA → DNA | 模板股(反義股) | 進行互補配對:A→T、U→A、C→G、G→C。 |
在轉換過程中,英文小寫字母會保持小寫狀態,而對齊空位標記(-)也會被完整保留。
IUPAC 簡併鹼基代號與互補規則
在生物資訊學中,序列常包含簡併鹼基代號以表示該位置可能存在多種不同的鹼基。本工具完整支援標準的 IUPAC-IUB 簡併核酸代號。
當選擇「編碼股(有義股)」時,簡併代號保持不變。當選擇「模板股(反義股)」時,簡併代號會依據 1984 年國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)的規範進行互補配對轉換:
R(嘌呤:A/G)與Y(嘧啶:C/T/U)互補:R↔YK(酮基:G/T/U)與M(氨基:A/C)互補:K↔MB(非 A)與V(非 T/U)互補:B↔VD(非 C)與H(非 G)互補:D↔HS(強鍵:G/C)、W(弱鍵:A/T/U)以及N(任意鹼基)為自身互補,因此保持不變。
FASTA 格式與輸入字元處理
本工具支援標準的 FASTA 格式輸入。FASTA 格式是一種基於文字的序列表示法,其特徵如下:
- 名稱行:以
>開頭的行(或依據舊式 FASTA 註解規範以;開頭的行)會被視為名稱行。 - 單一名稱行:若輸入中僅包含一行名稱行,該行會被完整保留並顯示於結果上方,系統會顯示提示訊息:
已保留名稱行。。 - 複數名稱行:若偵測到多個名稱行,系統會將所有序列行合併為單一序列,並顯示提示訊息:
偵測到 ‹n› 行名稱行——序列行已合併為單一序列。。
輸入限制與字元過濾規則如下:
- 長度限制:原始輸入序列必須控制在 2,000,000 個字元以內,否則會觸發錯誤訊息:
該序列對此工具而言太長了。請控制在 ‹max› 個字元以內。。 - 自動忽略字元:所有的空格、換行、數字和標點符號都會被自動忽略並從序列中移除,系統會顯示提示訊息:
已忽略 ‹n› 個空格、數字和標點符號。。 - 不支援的字元:若輸入包含非允許的鹼基字母,系統會顯示錯誤訊息:
不支援的字母:‹chars›。僅允許輸入 DNA/RNA 鹼基字母。(最多列出前 6 個不支援的字元)。
GC 含量的計算與意義
GC 含量是指序列中鳥嘌呤(G)與胞嘧啶(C)所佔的百分比,這在引子設計、聚合酶連鎖反應(PCR)及基因組分析中是極為重要的參數。本工具的 GC 含量計算公式如下:
GC 含量 = (G + C + S) / (A + C + G + T + U + W + S) × 100%
在此公式中,簡併代號 S(強鍵:G 或 C)會被計入 GC 總數,而 W(弱鍵:A 或 T/U)則計入 AT 總數。其他簡併代號(如 R、Y、K、M、B、V、D、H、N)由於其 GC 貢獻無法確定,因此不納入分子與分母計算。若序列中不含任何可計算的鹼基,則不顯示百分比。
由於簡單的 T ↔ U 轉換不影響鹼基類別,且模板股互補轉換僅在同類別內進行(如 G ↔ C),因此轉換前後的 GC 含量數值會保持一致。
常見問題
FASTA 標頭、數字和空格會如何處理?
以 > 開頭的名稱行會被保留並顯示在結果上方。空格、換行、數字和標點符號會被忽略,且輸入框下方的提示會告訴您移除了多少字元——絕不會在不告知的情況下直接丟棄任何內容。
我可以貼上像 N、R 或 Y 這類的簡併代號嗎?
會。簡併 IUPAC 鹼基代號會被保留:一般的轉換只會處理 T 和 U,而模板股轉換則會將每個代號對應到其正確的互補鹼基(R↔Y、K↔M;S、W 和 N 保持不變)。對齊空位標記(-)會保留,且英文小寫字母也會保持小寫。
編碼股與模板股有什麼不同?
編碼股(有義股)與信使 RNA(mRNA)一致,唯獨 T 會變成 U。模板股(反義股)則是細胞實際進行轉錄閱讀的股,因此每個鹼基都會進行互補配對:A→U、T→A、C→G、G→C。請選擇與您貼上的序列書寫方向相符的股。
RNA → DNA 會產生什麼結果?
這會產生您 RNA 的 DNA 複本:每個 U 都會變成 T,其他內容保持不變。這就是反轉錄酶會產生的 cDNA 序列,當後續使用的工具僅接受 DNA 時非常有用。