Biologi ir izstrādājuši modeli, lai noteiktu sinonīmu kodonu ietekmi uz kodētā proteīna sintēzi, liecina žurnāls Nature.
Kodons ir nukleotīdu triplets (triplets) DNS un Messenger RNS, kas kodē vienu olbaltumvielu aminoskābi. Tā kā kodonu skaits, kas kodē vienu no divdesmit aminoskābēm, ir 61, dažas aminoskābes kodē vairāki kodoni, kurus sauc par sinonīmiem.
Sinonīmi kodoni var dažādos veidos ietekmēt olbaltumvielu ekspresijas līmeni, bet precīzi noskaidrot, kāda būs konkrētā kodona ietekme, ir sarežģīts ar to, ka tripleti ietekmē arī daudzas kurjera RNS strukturālās iezīmes. Visi šie papildu faktori, savukārt, var dažādi ietekmēt gēna translācijas procesu efektivitāti, un kļūst ļoti grūti noteikt iegūto efektu.
Lai atrisinātu šo problēmu, zinātnieki ir izveidojuši modeli, kas ņem vērā plašu RNS struktūras īpašību klāstu. Šim nolūkam tika izmērīts olbaltumvielu ekspresijas līmenis 6 348 gēnos, kas ņemti no dažādiem organismiem (ieskaitot cilvēkus) un ievesti E. coli šūnās. Katram pētītajam gēnam tika izmērīts visu sinonīmu kodonu parādīšanās biežums un tika noteiktas gēnam atbilstošās kurjera RNS struktūras pazīmes. Izmantojot regresijas analīzes un modelēšanas metodes, zinātnieki spēja izdomāt, kā specifiski kodoni, izmantojot papildu faktorus, ietekmēs RNS translācijas un olbaltumvielu sintēzes efektivitāti.
Rezultāti parādīja, ka kopumā kodonu tiešā ietekme uz ekspresiju pārsniedz papildu faktoru ietekmi, tomēr ir arī izņēmumi: kurjera RNS terciārā struktūra netālu no molekulas priekšējā gala var pilnībā apturēt tulkošanas procesu. Turklāt iegūtie dati apstiprināja, ka bieži sastopamiem sinonīdiem kodoniem ir pozitīva ietekme uz olbaltumvielu ekspresijas līmeni, galvenokārt pateicoties RNS stabilizācijai un to dzīves ilguma palielinājumam.
Zinātnieki cer, ka pētījuma rezultāti palīdzēs radīt mākslīgākus gēnus, olbaltumvielu sintēzi, kas būtu efektīvāka.
Ir zināms, ka daži sinonīmi kodoni DNS kodēšanas reģionos rodas biežāk nekā citi. Šo fenomenu sauc par kodona preferenci, un tas izveidojās evolūcijas ietekmē, kad daži kodoni labvēlīgāk ietekmēja tulkošanas procesu efektivitāti.