Bioloogid on ajakirja Nature andmetel välja töötanud mudeli sünonüümsete koodonite mõju määramiseks kodeeritud valgu sünteesile.
Koodon on nukleotiidide kolmik (triplett) DNA-s ja Messenger RNA-s, mis kodeerib valgus ühte aminohapet. Kuna ühte kahekümnest aminohappest kodeerivate koodonite arv on 61, kodeerivad mõned aminohappeid mitmed koodonid, mida nimetatakse sünonüümideks.
Sünonüümsed koodonid võivad valgu ekspressiooni taset erineval viisil mõjutada, kuid on keeruline teada saada, millist mõju konkreetsele koodonile avaldab, kuna kolmikud mõjutavad ka Messenger RNA strukturaalseid omadusi. Kõik need täiendavad tegurid võivad omakorda anda erineva panuse geeni translatsiooniprotsessi tõhususesse ja selle mõju on väga keeruline kindlaks teha.
Selle probleemi lahendamiseks on teadlased loonud mudeli, mis võtab arvesse RNA struktuuri mitmesuguseid funktsioone. Selleks mõõdeti valgu ekspressiooni taset 6 348 geenist, mis võeti erinevatelt organismidelt (sealhulgas inimestelt) ja viidi E. coli rakkudesse. Iga uuritud geeni jaoks mõõdeti kõigi sünonüümsete koodonite esinemissagedus ja määrati geenile vastava Messenger RNA struktuurilised omadused. Regressioonanalüüsi ja modelleerimise meetodeid kasutades suutsid teadlased välja mõelda, kuidas konkreetsed koodonid mõjutavad täiendavate tegurite kaudu RNA translatsiooni ja valkude sünteesi tõhusust.
Tulemused näitasid, et üldiselt ületab koodonite otsene mõju ekspressioonile täiendavate tegurite mõju, kuid on ka erandeid: Messenger RNA tertsiaarne struktuur molekuli esiosa lähedal võib translatsiooniprotsessi täielikult peatada. Lisaks kinnitasid saadud andmed, et sageli esinevatel sünonüümsetel koodonitel on positiivne mõju valgu ekspressioonitasemele, peamiselt RNA stabiliseerimise ja selle eluea pikenemise kaudu.
Teadlased loodavad, et uuringu tulemused aitavad luua kunstlikke geene, valkude süntees oleks tõhusam.
On teada, et mõned sünonüümsed koodonid DNA kodeerivates piirkondades esinevad sagedamini kui teised. Seda nähtust nimetatakse koodonieelistuseks ja see moodustus evolutsiooni mõjul, kui mõnel koodonil oli translatsiooniprotsesside efektiivsusele soodsam mõju.
