CDS 蛋白编辑器
编辑已有 CDS 编码的蛋白质,回译出一条改动最小的 DNA 序列。
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功能简介
CDS 蛋白编辑器把翻译倒过来跑,作用对象是你手上已有的 DNA。粘贴编码序列、编辑它编码的蛋白质,工具就会返回一条只在该变的地方才变的 DNA 序列。没被碰过的密码子逐字节照抄,因此你已经验证过的酶切图谱、测序引物和克隆接合处都能在编辑后存活;只有被改动残基对应的密码子会按所选宿主的密码子用法回译。随后差异表会把每一处标注为同义、错义、无义、终止子丢失、删除或插入。它服务于那些需要在已有构建体内部改动蛋白、又不想重新合成整个基因的分子生物学实验者。
原理与公式
工具从第一个碱基起按三联体翻译你的 CDS,得到起始蛋白,再与你粘贴的蛋白逐位比较。没有变化的残基沿用原密码子,这正是「最小改动」的由来;发生变化的残基则按宿主偏好密码子回译。用连字符标出删除时,位置被按字面处理,不需要比对。若长度单纯对不上,工具会对两条蛋白序列跑 Needleman-Wunsch 全局比对来定位差异,并在结果里标注「已自动比对」,提醒你复核。每个被改动的密码子再按其残基发生的事分类。工具同时报告相对原 CDS 的碱基一致率、GC 变化,并把新 CDS 翻译回来做自检:序列里含 B、Z、U、O(没有对应密码子)时会被明确标出,而不是静默给出错误结论。
演算示例
取一段 54 bp、以 ATG 开头、编码 MHKAEFVKGGSKAEFVK* 的 CDS。粘贴编辑后的蛋白 MHKAEFVKGGS-AEYVK*,其中连字符表示删掉一个赖氨酸,F 变 Y 是一处替换。在保留原密码子模式下,工具原样复制十七个密码子、去掉第 12 号密码子 AAA,只把新的酪氨酸回译,因此输出为 51 bp、碱基一致率 90.7%,GC 含量几乎不动,从 35.2% 变为 35.3%。差异表恰好两行:一条删除、一条错义,新密码子里被改动的两个碱基会高亮显示。切换到全部重写密码子,蛋白不变,但所有原本未使用宿主偏好密码子的位点都会被改写,这些多出来的行全部标注为同义。
适用场景
当构建体已经存在、而你只需要改变它编码的东西时用这个编辑器:修复不带移码的点突变、替换催化残基、截短或延长标签、去掉导致表达截短的终止密码子,或纠正测序读长中判错的残基。保留原密码子是安全的默认选择,因为它保住了你已经验证过的 DNA,但陷阱是真实存在的:静默改动仍可能影响 mRNA 结构、剪接信号或翻译速度,蛋白相同不代表行为相同。回译改动残基之后,检查你打算酶切的区域有没有冒出新位点,并确认新 CDS 没有意外的终止密码子。如果改动很大,密码子优化通常更合适 —— 超过一定规模,保留原密码子就从优点变成了稀有密码子聚集的来源。
和其他在线工具比,不同在哪
大多数在线回译工具接收一整条蛋白、从零重建 DNA,这对新合成基因是正确的,但当你编辑的是手上已有的质粒时就非常难用,因为每个密码子都变了,克隆接合处也随之消失。密码子优化工具处在另一端:它把整段 CDS 按宿主偏好重写而保持蛋白不变,但序列仍然被整体改写。本编辑器处理的正是中间那类窄场景 —— 保留你并不想改的 DNA,并摊开究竟是哪些碱基移动了。本站的浏览器质粒编辑器 GeneFlow 在质粒视图中内置了 CDS 蛋白编辑器,用单一固定密码子表就地把特征改写;这个独立版本则可用于任何粘贴进来的 CDS,可选宿主表与回写策略,并给出带同义 / 非同义标注、可导出为 CSV 的完整差异表。
常见问题
- 这个工具和密码子优化有什么区别?
- 密码子优化是把整段编码序列的密码子改写成宿主偏好用法,适合刚合成的新基因。本编辑器正相反:从你手上已有的 CDS 出发,只改你这次要改的地方。没被碰过的密码子逐字节照抄,因此酶切图谱、测序引物和克隆接合处都能原样存活。要下新 DNA 用密码子优化,要改已有 DNA 用这个工具。
- 可以删除或新增残基吗?
- 可以。用连字符标出被删除的残基,例如 MHKAEFVKGGS-AEYVK*,对应密码子就会从 CDS 中移除。新增残基同样支持,每个新残基会按宿主偏好回译,因为原序列上没有密码子可以保留。若你没有使用连字符、而长度又对不上,工具会对两条蛋白序列跑全局比对来自动定位差异,并在结果中标注已自动比对。
- 结果里的同义、错义、无义和终止子丢失是什么意思?
- 它们描述每处被改动的密码子上残基发生了什么。同义(静默)指 DNA 变了、氨基酸没变,这在全部重写密码子模式下会出现。错义指现在编码的是另一个氨基酸,属于替换。无义指出现了终止密码子,蛋白被截短。终止子丢失指原本的终止密码子变成了氨基酸,读框被延长。删除和插入则标记整段被移除或新增的密码子。
- 为什么要求 CDS 长度是 3 的倍数?
- 工具从第一个碱基起按三联体读取 CDS,因为核糖体就是这样读的,蛋白序列也是这么推出来的。如果长度不是 3 的倍数,末尾那个不完整的密码子只能被静默丢弃,其后的所有位置都会整体错位,差异表就会报错位置。自己先把序列截齐,密码子与位置的对应关系才是准确的。