Loading article…
分子生物学において、リーディングフレームとは、核酸（DNAまたはRNA ）分子中のヌクレオチド配列を3つの塩基の組として読み取るための、可能な方法の中から特定の方法を選択することを指します。これらの3つの塩基の組がアミノ酸または翻訳中の終止コドンに相当する場合、それらはコドンと呼ばれます。
核酸分子の一本鎖には、 5′末端と呼ばれるリン酸末端と、3′末端と呼ばれるヒドロキシル末端があります。これらが5′→3′方向を定義します。この5′→3′方向には3つの読み取り枠があり、それぞれがトリプレット内の異なるヌクレオチドから始まります。二本鎖核酸では、この鎖に沿って、もう一方の相補鎖からさらに3つの読み取り枠を5′→3′方向に読み取ることができます。二本鎖核酸分子の2本の鎖は逆平行であるため、2番目の鎖の5′→3′方向は、1番目の鎖に沿った3′→5′方向に対応します。[ 1 ] [ 2 ]
一般的に、核酸の特定の領域において生物学的に意味のある読み枠（オープンリーディングフレーム）は、最大でも1つである。ウイルスの転写産物の中には、複数の重複する読み枠を用いて翻訳されるものもある。哺乳類のミトコンドリアDNAにおける重複する読み枠の既知の例としては、ATPaseの2つのサブユニットをコードする遺伝子のコード領域が重複している例が挙げられる。
DNA は、3 つのヌクレオチドからなるコドンの連続によってタンパク質配列をコードします。したがって、任意の DNA 配列は、6 通りの異なる方法で読み取ることができます。1 方向 (異なるヌクレオチドから始まる) に 3 つの読み取り枠があり、反対方向に 3 つの読み取り枠があります。転写中、RNA ポリメラーゼはテンプレート DNA 鎖を 3′→5′ 方向に読み取りますが、mRNA は 5′ から 3′ の方向に形成されます。[ 3 ] mRNA は一本鎖であるため、可能な読み取り枠は 3 つしかなく、そのうち 1 つだけが翻訳されます。mRNA 読み取り枠のコドンは、リボソームによって5′→3′ 方向にアミノ酸に翻訳され、ポリペプチド鎖が生成されます。
オープンリーディングフレーム（ORF）とは、RNAに転写され、タンパク質に翻訳される可能性のあるリーディングフレームのことです。これには、開始コドンから、3ヌクレオチドの倍数の長さを持つ後続領域を経て、同じリーディングフレーム内の終止コドンに至る連続したDNA配列が必要です。 [ 4 ]
ORFの翻訳によって生じる推定アミノ酸配列がミトコンドリアゲノムや葉緑体ゲノムで不明なままである場合、対応するオープンリーディングフレームは未同定リーディングフレーム（URF）と呼ばれた。例えば、MT-ATP8遺伝子は、ヒトミトコンドリアゲノム全体が配列決定された際に、最初にURF A6Lとして記述された。[ 5 ]
複数の読み取り枠の使用により、重複する遺伝子が生じる可能性があります。ウイルス、原核生物、ミトコンドリアのゲノムには、このような重複が多数存在する可能性があります。[ 6 ] B型肝炎ウイルスやBYDVなどの一部のウイルスは、異なる読み取り枠で複数の重複する遺伝子を使用しています。
まれに、mRNAの翻訳中にリボソームがフレームを移動してしまうことがあります（翻訳フレームシフト）。これにより、mRNAの前半部分はある読み枠で翻訳され、後半部分は別の読み枠で翻訳されます。これは、ヌクレオチド配列（DNAまたはRNA）自体は変化せず、読み取られるフレームのみが変化するため、フレームシフト変異とは異なります。