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Was ist wichtiger für die Proteinexpression, die mRNA-Struktur oder die Codon-Optimierung?

Was ist wichtiger für die Proteinexpression, die mRNA-Struktur oder die Codon-Optimierung?


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Das Feld scheint in der Debatte extrem gespalten zu sein. Einerseits haben künstliche Experimente gezeigt, dass synonyme Mutationen nicht mit der Genexpression korrelieren, sondern dass die 5'-Struktur der mRNA die wichtigste ist 2. Welche anderen Werke gleichen diese Diskussion aus?

  1. Kodierungssequenz-Determinanten der Genexpression in Escherichia coli
  2. Die Translationseffizienz wird sowohl durch den Codon-Bias als auch durch die Faltungsenergie bestimmt
  3. Ein evolutionär konservierter Mechanismus zur Kontrolle der Effizienz der Proteintranslation

Das ist eine ausgezeichnete Frage! Eine eindeutige Antwort gibt es meines Wissens noch nicht. Vor kurzem habe ich tonnenweise recherchiert, welche Faktoren die Proteinexpression beeinflussen, und Sie sollten sich unbedingt die folgenden Fragen ansehen, die ich gestellt habe:

  1. Welche Bedeutung hat die Ribosomenbindungsstelle im Verhältnis zum Startcodon bei der prokaryontischen Translation?

  2. Was bestimmt eine erfolgreiche Proteinexpression in E. coli?

Ich beantwortete meine zweite Frage, indem ich eine prägnante Version eines Artikels von DNA2.0 (einem Gensyntheseunternehmen) veröffentlichte, in dem die Proteinexpression diskutiert wird. Es fasst alle wichtigen Faktoren zusammen (RBS-Stelle, Codon-Frequenzübereinstimmung, 5'-mRNA-Sekundärstruktur), diskutiert jedoch nicht, inwieweit sie die Expression beeinflussen.

Es gibt ein Naturpapier vom Voigt-Labor über den RBS-Rechner, der nur die 5'-mRNA-Sekundärstruktur berücksichtigt und die Codon-Optimierung überhaupt nicht diskutiert. Der Rechner war gut, aber alles andere als perfekt: Es besteht eine 50%ige Chance, ein Expressionsniveau innerhalb eines 2-fachen Bereichs des Zielwertes vorherzusagen.

Andererseits argumentiert eine ältere Arbeit von DNA2.0, dass die mRNA praktisch ständig mit Ribosomen bedeckt ist, sodass die Sekundärstruktur der mRNA wenig Einfluss haben sollte. Außerdem kann ein aktiv translatierendes Ribosom Stamm-Schleifen-Strukturen aufbrechen.

Meiner Meinung nach sind wir noch weit davon entfernt, die Bildung von RNA-Sekundärstrukturen vorherzusagen, obwohl sie stark an der Proteinexpression beteiligt sein könnte. Nach dem, was ich gelesen habe, denke ich, dass es ebenso entscheidend ist, dass es keine starke Sekundärstruktur am 5'-Ende der mRNA gibt, die RBS-Sequenz nahe der Konsensussequenz liegt und sie entsprechend stromaufwärts des Startcodons angeordnet ist, und die Die ersten 60-100 Codon-Frequenzen stimmen mit der Frequenz Ihres heterologen Wirts überein.


Betrachten Sie mRNA primär Struktur in Bezug auf uORFs, vorgelagerte offene Leserahmen. Diese können zu einer Unterbrechung oder Verlangsamung der Ribosomen und sogar zur Dissoziation von der mRNA führen.

Ich stimme zu, dass eine definitive Antwort nicht bekannt ist (+1). Für unterschiedliche mRNAs, unter unterschiedlichen zellulären Bedingungen (z. B. niedrige Konzentrationen einer gegebenen geladenen tRNA), könnte das Gleichgewicht oder das Zusammenspiel zwischen Struktur- und Codon-Verwendungs-basierter Kontrolle der Translation unterschiedlich sein.


Schau das Video: The Genetic Code- how to translate mRNA (Kann 2022).