Biologii au dezvoltat un model pentru a determina efectul codonilor sinonimi asupra sintezei proteinei codificate, potrivit jurnalului Nature.
Un codon este o triplă de nucleotide (triplet) în ADN și ARN mesager, care codifică un aminoacid într-o proteină. Deoarece numărul de codoni care codifică unul dintre cei douăzeci de aminoacizi este de 61, unii dintre aminoacizi sunt codificați de mai mulți codoni, care sunt numiți sinonimi.
Codonii sinonimi pot afecta nivelul de exprimare a proteinelor în moduri diferite, dar a afla exact ce efect va avea un codon anume este complicat de faptul că tripletele afectează și multe caracteristici structurale ale ARN-ului mesager. Toți acești factori suplimentari, la rândul lor, pot aduce contribuții diferite la eficiența procesului de traducere a genelor și devine foarte dificil să se determine efectul rezultat.
Pentru a rezolva această problemă, oamenii de știință au creat un model care ține cont de o gamă largă de caracteristici ale structurii ARN. Pentru aceasta, nivelul de exprimare a proteinei a fost măsurat în 6 348 de gene prelevate de la diverse organisme (inclusiv oameni) și introduse în celulele E. coli. Pentru fiecare genă studiată, s-a măsurat frecvența apariției tuturor codonilor sinonimi și s-au determinat caracteristicile structurale ale ARN-ului mesager corespunzător genei. Folosind metodele de analiză și modelare a regresiei, oamenii de știință au putut să-și dea seama cum codonii specifici, prin factori suplimentari, vor afecta eficiența traducerii ARN și sinteza proteinelor.
Rezultatele au arătat că, în general, influența directă a codonilor asupra expresiei depășește influența factorilor suplimentari, cu toate acestea, există excepții: structura terțiară a ARN-ului mesager de lângă capătul frontal al moleculei poate opri complet procesul de translație. În plus, datele obținute au confirmat că codonii sinonimi care apar frecvent au un efect pozitiv asupra nivelului de exprimare a proteinelor, în primul rând prin stabilizarea ARN și o creștere a duratei de viață.
Oamenii de știință speră că rezultatele studiului vor ajuta la crearea de gene artificiale, sinteza proteinelor care ar fi mai eficientă.
Este cunoscut faptul că unii codoni sinonimi în regiunile de codificare ADN apar mai des decât alții. Acest fenomen se numește preferința codonilor și s-a format sub influența evoluției, când unii codoni au avut un efect mai favorabil asupra eficienței proceselor de traducere.
