Большинство аминокислот кодируются несколькими кодонами, и выбор кодонов оказывает большое влияние на экспрессию генов. Во многих организмах редкие кодоны сгруппированы в N-концевой части генов, и долгое время смысл их там присутствия был предметом горячих дебатов. Даниель Гудман и его коллеги из Гарвардского университета в Бостоне синтезировали более 14,000 искуственных генов-репортеров и показали, что редкие кодоны, по сравнению с обычными, на порядок (в среднем – в 14 раз) усиливают уровень экспрессии генов. Удивительно, что причиной усиления оказались не редкие кодоны сами по себе, а отстутствие вторичной структуры мРНК: согласно работе, редкие кодоны в начале гена практически не "спариваются" с близлежащими нуклеотидами участка связывания рибосом - последовательностью Шайна-Дальгарно, - тем самым облегчая посадку рибосом и трансляцию мРНК.
Работа предлагает средство оптимизации экспрессии генов в клетках бактерий и понимание как эта оптимизация была достигнута природой: N-концевая часть гена сформировалась, по-видимому, в соотстветствии с требованиями ко вторичной структуре мРНК.
Работа:
На рисунке:
5% лучших (голубой) и 5% худших (розовый) транскриптов и наличие в них вторичной структуры (оцененное по способности к гибридизации) показывает что уровень экспрессии гена определяется вторичной структурой первых его кодонов (в данном случае – первых десяти кодонов). Каждый ген-репортер содержал последовательность RBS - сайт связывания рибосом, - за которым следовали десять кодонов разной последовательности, после чего - ген флуоресцентного белка (GFP), используемый для количественной оценки уровня экспрессии гена в E. coli.
