A biológusok kifejlesztettek egy modellt a szinonim kodonoknak a kódolt fehérje szintézisére gyakorolt hatása meghatározására, a Nature folyóirat szerint.
A kodon a nukleotidok hármasa (triplett) a DNS-ben és a messenger RNS, amely egy aminosavat kódol egy fehérjében. Mivel a húsz aminosav egyikét kódoló kodonok száma 61, néhány aminosavat több kodon kódolja, amelyeket szinonimának hívnak.
A szinonim kodonok különféle módon befolyásolhatják a fehérje expresszió szintjét, de megtudni, hogy pontosan milyen hatással lesz egy adott kodon, az a tény, hogy a hármasok szintén befolyásolják a messenger RNS sok szerkezeti jellemzőjét. Mindezek a kiegészítő tényezők viszont eltérő módon járulhatnak hozzá a gén transzlációs folyamat hatékonyságához, és nagyon nehéz lesz meghatározni a kapott hatást.
A probléma megoldására a tudósok olyan modellt hoztak létre, amely figyelembe veszi az RNS szerkezetének sokféle tulajdonságát. Ehhez meghatározzuk a fehérje expresszió szintjét 6 348 génben, amelyeket különféle szervezetekből (beleértve az embereket is) vettünk, és bevezettek az E. coli sejtekbe. Mindegyik vizsgált génre megmértük az összes szinonimás kodon előfordulásának gyakoriságát, és meghatározzuk a génnek megfelelő hírvivő RNS szerkezeti jellemzőit. A regressziós elemzés és a modellezés módszereinek segítségével a tudósok kitalálhatták, hogy a specifikus kodonok - további tényezők révén - hogyan befolyásolják az RNS transzláció és a fehérje szintézis hatékonyságát.
Az eredmények azt mutatták, hogy általában a kodonok expressziójára gyakorolt közvetlen hatása meghaladja a kiegészítő tényezők befolyását, azonban vannak kivételek: a messenger RNS tercier szerkezete a molekula elülső része közelében teljesen leállíthatja a transzlációs folyamatot. Ezenkívül a kapott adatok megerősítették, hogy a gyakran előforduló szinonim kodonok pozitív hatással vannak a fehérje expresszió szintjére, elsősorban az RNS stabilizálása és annak élettartamának meghosszabbítása révén.
A tudósok azt remélik, hogy a tanulmány eredményei elősegítik a mesterséges gének létrehozását, a fehérjék szintézisét, amelyek hatékonyabbak lesznek.
Ismeretes, hogy néhány szinonim kodon a DNS-t kódoló régiókban gyakrabban fordul elő, mint mások. Ezt a jelenséget kodonpreferenciának nevezik, és az evolúció hatására alakult ki, amikor néhány kodon kedvezőbb hatást gyakorolt a transzlációs folyamatok hatékonyságára.