Біологи розробили модель, що дозволяє визначити вплив синонімічних кодонів на синтез кодованого білка. Результати роботи були опубліковані в журналі.
Кодоном називається трійка нуклеотидів (триплет) в ДНК та інформаційної РНК, яка кодує одну амінокислоту в білці. Оскільки кількість кодонів, що кодують одну з двадцяти амінокислот, становить 61, частина амінокислот закодована кількома кодонами, званими синонімічними.
Синонімічні кодони можуть по-різному впливати на рівень експресії білка, але з'ясування, який саме ефект буде надавати певний кодон, ускладнюється тим, що триплети також впливають на безліч структурних особливостей інформаційної РНК. Всі ці додаткові фактори, в свою чергу, можуть робити різний внесок в ефективність процесу трансляції гена, і визначити результуючий ефект стає дуже важко.
Щоб вирішити цю проблему, вчені створили модель, що враховує широкий діапазон особливостей структури РНК. Для цього був виміряний рівень експресії білка у 6 348 геноввзятих у різних організмів (включаючи людину) і впроваджених у клітини. У кожного досліджуваного гена була вимірена частота зустрічності всіх синонімічних кодонів, а також визначені структурні особливості відповідної гену інформаційної РНК. З використанням методів регресійного аналізу і моделювання вчені змогли з'ясувати, як конкретні кодони через додаткові фактори впливатимуть на ефективність трансляції РНК і синтезу білка.
Результати показали, що, в цілому, безпосередній вплив кодонів на експресію перевищує вплив додаткових факторів, проте є і винятки: третинна структура інформаційної РНК поблизу переднього кінця молекули може повністю припинити процес трансляції. Крім того, отримані дані підтвердили, що синонімічні кодони, які часто зустрічаються, позитивно впливають на рівень експресії білка, насамперед через стабілізацію РНК і збільшення тривалості її життя.
Вчені сподіваються, що результати дослідження допоможуть у створенні штучних генів, синтез білків яких відрізнявся б більшою ефективністю.
Відомо, що деякі синонімічні кодони в кодуючих ділянках ДНК зустрічаються частіше за інших. Це явище називається перевагою кодонів і сформувалося під впливом еволюції, коли деякі кодони надавали більш сприятливий вплив на ефективність процесів трансляції.