Secondo la rivista Nature, i biologi hanno sviluppato un modello per determinare l'effetto dei codoni sinonimi sulla sintesi della proteina codificata.
Un codone è una tripletta di nucleotidi (tripletta) nel DNA e RNA messaggero, che codifica per un amminoacido in una proteina. Poiché il numero di codoni che codificano uno su venti amminoacidi è 61, alcuni degli amminoacidi sono codificati da diversi codoni, che sono chiamati sinonimi.
I codoni sinonimi possono influenzare il livello di espressione della proteina in modi diversi, ma scoprire esattamente quale effetto avrà un particolare codone è complicato dal fatto che le triplette influenzano anche molte caratteristiche strutturali dell'RNA messaggero. Tutti questi fattori aggiuntivi, a loro volta, possono dare diversi contributi all'efficienza del processo di traduzione genica e diventa molto difficile determinare l'effetto risultante.
Per risolvere questo problema, gli scienziati hanno creato un modello che tiene conto di un'ampia gamma di caratteristiche della struttura dell'RNA. Per questo, il livello di espressione della proteina è stato misurato in 6 348 geni prelevati da vari organismi (compreso l'uomo) e introdotti nelle cellule di E. coli. Per ogni gene studiato, è stata misurata la frequenza di occorrenza di tutti i codoni sinonimi e sono state determinate le caratteristiche strutturali dell'RNA messaggero corrispondente al gene. Utilizzando i metodi di analisi e modellizzazione della regressione, gli scienziati sono stati in grado di scoprire come codoni specifici, attraverso fattori aggiuntivi, influenzeranno l'efficienza della traduzione dell'RNA e della sintesi proteica.
I risultati hanno mostrato che, in generale, l'influenza diretta dei codoni sull'espressione supera l'influenza di fattori aggiuntivi; tuttavia, ci sono delle eccezioni: la struttura terziaria dell'RNA messaggero vicino all'estremità anteriore della molecola può interrompere completamente il processo di traduzione. Inoltre, i dati ottenuti hanno confermato che i codoni sinonimi che si verificano frequentemente hanno un effetto positivo sul livello di espressione della proteina, principalmente attraverso la stabilizzazione dell'RNA e un aumento della sua durata.
Gli scienziati sperano che i risultati dello studio contribuiranno a creare geni artificiali, la sintesi di proteine che sarebbe più efficiente.
È noto che alcuni codoni sinonimi nelle regioni codificanti del DNA si verificano più spesso di altri. Questo fenomeno è chiamato preferenza del codone e si è formato sotto l'influenza dell'evoluzione, quando alcuni codoni hanno avuto un effetto più favorevole sull'efficienza dei processi di traduzione.
