高效的蛋白质合成的配方
Skoltech科学家和他们的同事们研究了3万多变异的基因序列编码两个荧光蛋白以确定哪些mRNA的特点和第十几个密码子可以提高翻译的效率。除了其他事情之外,他们发现稀有密码子序列的开头似乎并不提高翻译,与一些假设。论文发表在杂志上核酸的研究。
翻译是一个在任何细胞的基本过程:解码一个新崛起的信使RNA(期间产生DNA转录),一个核糖体构建一个氨基酸链折叠成一个蛋白质,继续执行各种重要功能的细胞。每个氨基酸都是由密码子、三联体信使rna的核苷酸链。有61个氨基酸的密码子只有核糖体可以20种氨基酸,这意味着一些密码子,实际上,同义词——他们编码相同的氨基酸。
经过几十年的研究,科学家们仍然不确定是什么使细胞“蛋白质工厂”的工作或多或少有效。例如,有证据表明一些特定的信使rna二级结构,即编码序列是如何折叠的空间开始,可以防止核糖体结合mRNA和发挥它的作用。另一个因素可能与这些同义密码子:早期的研究暗示统计使用的密码子的可能性很少可以提高翻译的效率如果放在一个开放阅读框的开始。这些密码子让核糖体沿着mRNA在它开始移动较慢,这样并不会形成下游核糖体队列。
这不是一个空闲的调查。研究翻译的效率将帮助我们更好地理解基因表达和援助生物技术,确保我们具有主力在他们最好的。这就是为什么Ilya奥斯特曼和佐伊Chervontseva切赫Sergiev,奥尔加Dontsova和米哈伊尔·盖尔芬德集团在Skoltech和密歇根州立大学和他们的同事们决定参加比赛,他们测试了超过30000个变异的信使rna编码相同的蛋白质看到哪些将导致一个更高效的翻译。研究人员感兴趣的角色密码子2号11(第一个密码子总是ATG起始密码子,就像第一行代码在某些编程语言,告诉计算机程序将遵循)。
他们使用大肠杆菌和质粒-环的DNA编码所谓的双重荧光蛋白记者(RFP, CER“二人”,两个荧光蛋白)。随机30-nucleotide序列插入后起始密码子,这样他们将成为2号密码子mRNA 11。种植后修改大肠杆菌使CER和RFP蛋白质和排序的细胞,他们是多么有效,科学家利用所谓flowseq方法来确定哪些是更好的有效的蛋白质编码序列生产。
“Flowseq流式细胞术的结合,是一个技术,测量细胞的物理和化学特性从一束激光通过光的散射,测序的分离分数。这种方法允许评估蛋白质合成的效率在一个大规模并行设置,分析成千上万的变体,“Ilya奥斯特曼Skoltech首席研究科学家,评论。
而信使rna二级结构确实会抑制翻译,研究人员都无法显示,稀有密码子在编码序列的开始以一种积极的方式影响它。然而,他们发现额外的翻译起始密码子是有益的,而额外Shine-Dalgarno盒子序列,帮助招募mRNA的核糖体,抑制。
除此之外,研究人员认为他们的研究成果将有助于设计更高效的人工基因结构,可用于将常见的细菌如大肠杆菌转化为强大的生物技术工具。
引用
奥斯特曼等。(2020)。翻译乍一看:主要密码子的影响。核酸的研究。DOI:https://doi.org/10.1093/nar/gkaa430
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