Biologer har utvecklat en modell för att bestämma effekten av synonyma kodoner på syntesen av det kodade proteinet, enligt tidskriften Nature.
Ett kodon är en triplett av nukleotider (triplett) i DNA och messenger RNA, som kodar en aminosyra i ett protein. Eftersom antalet kodoner som kodar en av tjugo aminosyror är 61 kodas några av aminosyrorna av flera kodoner, som kallas synonyma.
Synonyma kodoner kan påverka nivån på proteinuttryck på olika sätt, men att ta reda på exakt vilken effekt ett visst kodon kommer att ha är komplicerat av det faktum att tripletter också påverkar många strukturella funktioner hos messenger RNA. Alla dessa ytterligare faktorer kan i sin tur ge olika bidrag till effektiviteten i genöversättningsprocessen, och det blir mycket svårt att bestämma den resulterande effekten.
För att lösa detta problem har forskare skapat en modell som tar hänsyn till ett brett spektrum av funktioner i strukturen hos RNA. För detta mättes nivån på proteinuttryck i 6 348 gener tagna från olika organismer (inklusive människor) och infördes i E. coli-celler. För varje studerad gen mättes frekvensen av förekomst av alla synonyma kodoner, och de strukturella egenskaperna hos messenger-RNA motsvarande genen bestämdes. Med hjälp av metoderna för regressionsanalys och modellering kunde forskare ta reda på hur specifika kodoner genom ytterligare faktorer kommer att påverka effektiviteten av RNA-översättning och proteinsyntes.
Resultaten visade att generellt sett överstiger direkt inflytande av kodoner på uttrycket påverkan av ytterligare faktorer, men det finns undantag: den tertiära strukturen för messenger RNA nära molekylens främre ände kan helt stoppa översättningsprocessen. Dessutom bekräftade de erhållna data att ofta förekommande synonyma kodoner har en positiv effekt på nivån av proteinuttryck, främst genom stabilisering av RNA och en ökning av dess livslängd.
Forskare hoppas att resultaten av studien kommer att bidra till att skapa konstgjorda gener, syntesen av proteiner som skulle vara mer effektiv.
Det är känt att vissa synonyma kodoner i DNA-kodande regioner förekommer oftare än andra. Detta fenomen kallas kodonpreferens och bildades under påverkan av evolutionen, då vissa kodoner hade en mer gynnsam effekt på översättningsprocessernas effektivitet.
