Биолозите са разработили модел за определяне на ефекта на синонимните кодони върху синтеза на кодирания протеин, според списанието Nature.
Кодонът е тройка нуклеотиди (триплет) в ДНК и пратеник РНК, която кодира една аминокиселина в протеин. Тъй като броят на кодоните, кодиращи една от двадесет аминокиселини, е 61, някои от аминокиселините са кодирани от няколко кодона, които се наричат синоними.
Синонимните кодони могат да повлияят на нивото на протеиновата експресия по различни начини, но да разберете какъв ефект ще има даден конкретен кодон е сложно от факта, че триплетите също влияят на много структурни характеристики на месинджърната РНК. Всички тези допълнителни фактори от своя страна могат да допринесат по различен начин за ефективността на процеса на генна транслация и става много трудно да се определи резултиращият ефект.
За да разрешат този проблем, учените са създали модел, който отчита широк спектър от характеристики на структурата на РНК. За това нивото на експресията на протеин е измерено в 6 348 гена, взети от различни организми (включително хора) и въведени в клетките на E. coli. За всеки изследван ген се измерва честотата на поява на всички синонимни кодони и се определят структурните особености на месинджърната РНК, съответстваща на гена. Използвайки методите на регресионен анализ и моделиране, учените успяха да разберат как специфичните кодони чрез допълнителни фактори ще повлияят на ефективността на транслацията на РНК и синтеза на протеини.
Резултатите показаха, че като цяло прякото влияние на кодоните върху експресията надвишава влиянието на допълнителни фактори, но има изключения: третичната структура на месинджърната РНК близо до предния край на молекулата може напълно да спре процеса на транслация. В допълнение, получените данни потвърждават, че често срещаните синонимични кодони имат положителен ефект върху нивото на експресията на протеини, предимно чрез стабилизиране на РНК и увеличаване на живота му.
Учените се надяват, че резултатите от изследването ще помогнат за създаването на изкуствени гени, синтеза на протеини, които биха били по-ефективни.
Известно е, че някои синонимни кодони в кодиращите ДНК области се срещат по-често от други. Това явление се нарича предпочитание на кодон и се е образувало под въздействието на еволюцията, когато някои кодони са имали по-благоприятен ефект върху ефективността на процесите на превод.