Według czasopisma Nature biolodzy opracowali model do określania wpływu synonimicznych kodonów na syntezę kodowanego białka.
Kodon to tryplet nukleotydów (triplet) w DNA i informacyjnym RNA, który koduje jeden aminokwas w białku. Ponieważ liczba kodonów kodujących jeden z dwudziestu aminokwasów wynosi 61, niektóre z aminokwasów są kodowane przez kilka kodonów, które nazywane są synonimami.
Synonimiczne kodony mogą wpływać na poziom ekspresji białka na różne sposoby, ale dokładne ustalenie, jaki wpływ będzie miał dany kodon, jest skomplikowane przez fakt, że trojaczki wpływają również na wiele cech strukturalnych informacyjnego RNA. Wszystkie te dodatkowe czynniki mogą z kolei w różny sposób wpływać na efektywność procesu translacji genów i bardzo trudno jest określić wynikający z tego efekt.
Aby rozwiązać ten problem, naukowcy stworzyli model uwzględniający szeroki zakres cech struktury RNA. W tym celu zmierzono poziom ekspresji białka w 6 348 genach pobranych z różnych organizmów (w tym ludzi) i wprowadzonych do komórek E. coli. Dla każdego badanego genu zmierzono częstość występowania wszystkich synonimicznych kodonów i określono cechy strukturalne informacyjnego RNA odpowiadającego genowi. Korzystając z metod analizy i modelowania regresji, naukowcy byli w stanie dowiedzieć się, jak określone kodony, poprzez dodatkowe czynniki, wpłyną na wydajność translacji RNA i syntezę białek.
Wyniki pokazały, że generalnie bezpośredni wpływ kodonów na ekspresję przewyższa wpływ dodatkowych czynników, są jednak wyjątki: trzeciorzędowa struktura informacyjnego RNA w pobliżu przedniego końca cząsteczki może całkowicie zatrzymać proces translacji. Ponadto uzyskane dane potwierdziły, że często występujące synonimiczne kodony mają pozytywny wpływ na poziom ekspresji białka, przede wszystkim poprzez stabilizację RNA i wydłużenie jego życia.
Naukowcy mają nadzieję, że wyniki badań pomogą w stworzeniu sztucznych genów, bardziej wydajnej syntezy białek.
Wiadomo, że niektóre synonimiczne kodony w regionach kodujących DNA występują częściej niż inne. Zjawisko to nazywane jest preferencją kodonów i powstało pod wpływem ewolucji, gdy niektóre kodony miały korzystniejszy wpływ na efektywność procesów translacji.