コドン最適化

コドン最適化は、アミノ酸配列を変更することなく、タンパク質の生産レベルを向上させる遺伝子設計工学技術です。分子生物学において、各タンパク質配列は20種類の標準アミノ酸のみで構成されていますが、単一のコドンによってコードされるアミノ酸はごくわずかです。ほとんどのアミノ酸は2から6種類の異なるコドンによってコードされており、同じアミノ酸に対するコドンは同義コドンとして知られています。興味深いことに、同義コドンの使用は多くの生物においてランダムではなく、この現象はコドンバイアスとして知られ、コドン最適化の鍵となります。

コドンバイアスは、高発現および低発現遺伝子における同義コドンの使用における好みの特性パターンであり、遺伝子の発現レベルと相関があることが示されています。また、翻訳効率のための合成遺伝子設計において支配的な方法です。E. coliや酵母の高発現遺伝子において、コドンバイアスはtRNAの豊富さと関連していることがわかっています。コドン最適化におけるその重要性から、相対的な同義コドン使用頻度、コドンバイアス指数、最適コドンの使用、コドンの有効数、コドン適応指数など、さまざまな計算によって定量化されています。別の側面では、コドン最適化のために広く採用されている合成DNA技術はコドンランダム化と呼ばれています。この方法は、高発現コドンの全ゲノムまたは遺伝子のサブセットにおけるコドンの頻度分布に基づいて翻訳のテーブルを利用します。

Creative Enzymes は、タンパク質発現のさまざまな段階に関連する多くの要因を考慮した、さまざまな生物に対するコドン最適化サービスを提供しています。ほぼすべての主要な発現システムにおけるコドン最適化とDNA合成の経験を持ち、プロフェッショナルなワンストップサービスを提供しています：

• コドンバイアス研究；
• 遺伝子の再コーディングと最適化；
• GC含量、mRNA配列モチーフなど、効果的な翻訳のための配列最適化；
• バイオカタリストのためのカスタマイズされた遺伝的ソリューション；

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酵素の発現と生産

図1. コドンバイアスを示すスキーム。最もよく使用される核酸は色分けされています。観察されたコドンバイアスの可能な理由は、サイズと疎水性が似ているアミノ酸が、ランダム変異の影響を最小限に抑えるような類似のコドンパターンを共有する傾向があることです。