Скрытый генетический код для улучшения дизайнерских генов
Ученые обнаружили, что редкие кодоны в начале гена влияют на количество производимого бактериями белка. Исследователи из Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering at Harvard University выяснили, что ключевую роль играет не редкость кодонов сама по себе, а то, как они влияют на сворачивание матричной РНК (mRNA).
Ключевые выводы
- Использование более редких кодонов в начале гена может увеличить производство белка в клетке в 60 раз.
- Основной механизм контроля — это влияние последовательности кодонов на структуру сворачивания mRNA, а не их редкость как таковая (гипотеза "кодонового рампа" не подтвердилась).
- Чем сильнее сворачивается mRNA, тем меньше белка производится.
Метод исследования
Ученые использовали высокоскоростные методы:
- Массовый синтез 14 000 фрагментов ДНК с разными кодонами.
- Их вставку в ген, кодирующий флуоресцентный белок (заставляющий бактерии светиться зеленым).
- Сортировку бактерий по интенсивности свечения и секвенирование следующего поколения для анализа последовательностей.
- Отдельное тестирование влияния редкости кодонов и сворачивания mRNA на производство белка.
Значение работы
- Для биотехнологии: Позволяет лучше предсказывать и конструировать гены для эффективного производства ферментов, лекарств и других белков в клетках.
- Для синтетической биологии: Открывает путь к более точному перепрограммированию бактерий.
- Методология: Сочетание высокопроизводительного синтеза и секвенирования позволяет решать сложные вопросы молекулярной биологии, которые раньше было невозможно изучить.
Цитата: "Теперь, когда мы понимаем, как редкие кодоны контролируют экспрессию генов, мы можем лучше предсказывать, как синтезировать гены, которые производят ферменты, лекарства или что угодно, что вы хотите получить в клетке", — сказал Шри Косури, Ph.D., соавтор исследования.