Kaip rašo žurnalas „Nature“, biologai sukūrė modelį, kaip nustatyti sinonimų kodonų poveikį koduojamo baltymo sintezei.
Kodonas yra nukleotidų trejetas (tripletas) DNR ir pasiuntinio RNR, koduojančiame vieną aminorūgštį baltyme. Kadangi kodonų, koduojančių vieną iš dvidešimties aminorūgščių, yra 61, kai kurias aminorūgštis koduoja keli kodonai, vadinami sinonimais.
- „Salik.biz“
Sinoniminiai kodonai gali skirtingai paveikti baltymų ekspresijos lygį, tačiau išsiaiškinti, kokį poveikį konkretus kodonas turės, yra sudėtinga dėl to, kad tripletai taip pat veikia daugelį Messenger RNR struktūrinių ypatybių. Visi šie papildomi veiksniai, savo ruožtu, gali skirtingai prisidėti prie genų transliacijos proceso efektyvumo, ir nustatyti jų poveikį tampa labai sunku.
Norėdami išspręsti šią problemą, mokslininkai sukūrė modelį, kuriame atsižvelgiama į daugybę RNR struktūros ypatybių. Tam buvo išmatuotas 6 348 geno, paimto iš įvairių organizmų (įskaitant žmones) ir įvesto į E. coli ląsteles, baltymų ekspresijos lygis. Kiekvienam tiriamam genui buvo išmatuotas visų sinonimų kodonų pasireiškimo dažnis ir nustatyti geną atitinkančios pasiuntinės RNR struktūros ypatumai. Naudodamiesi regresinės analizės ir modeliavimo metodais, mokslininkai sugebėjo išsiaiškinti, kaip specifiniai kodonai per papildomus veiksnius paveiks RNR transliacijos ir baltymų sintezės efektyvumą.
Rezultatai parodė, kad apskritai tiesioginė kodonų įtaka ekspresijai viršija papildomų veiksnių įtaką, tačiau yra ir išimčių: tretinė terpės pasiuntinio RNR struktūra šalia molekulės priekinio galo gali visiškai sustabdyti vertimo procesą. Be to, gauti duomenys patvirtino, kad dažnai pasitaikantys sinonimai kodonai daro teigiamą poveikį baltymų ekspresijos lygiui, pirmiausia stabilizuodamiesi RNR ir pailgindami jo gyvenimo trukmę.
Mokslininkai tikisi, kad tyrimo rezultatai padės sukurti dirbtinius genus, baltymų sintezę, kurie būtų efektyvesni.
Yra žinoma, kad kai kurie sinonimai kodonai DNR koduojančiuose regionuose pasitaiko dažniau nei kiti. Šis reiškinys vadinamas kodono pirmenybe ir buvo suformuotas veikiant evoliucijai, kai kai kurie kodonai turėjo palankesnį poveikį vertimo procesų efektyvumui.