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      蛋白質(zhì)生產(chǎn)效率可以通過基因序列預(yù)測
      
			
      
				2019-02-16 10:24:20
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      今天，數(shù)以千計的具有生物數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫是公開的。它們包括基因和蛋白質(zhì)序列的數(shù)據(jù)以及不同細胞參數(shù)的詳細測量，例如在各種實驗條件下由給定細胞產(chǎn)生和降解的所有蛋白質(zhì)的確切量。巴西研究人員探索了mRNA和蛋白質(zhì)公共數(shù)據(jù)庫，并發(fā)現(xiàn)基因序列選擇如何預(yù)測蛋白質(zhì)合成的不同方面，如蛋白質(zhì)生產(chǎn)效率。該研究發(fā)表在Nucleic Acids Research上，可以幫助開發(fā)基因和蛋白質(zhì)的新生物技術(shù)應(yīng)用。
      

      蛋白質(zhì)生產(chǎn)效率可以通過基因序列預(yù)測
      

      包含在細胞核中的DNA 被復(fù)制在信使RNA(mRNA)中。與DNA不同，mRNA是離開細胞核并被核糖體翻譯的動態(tài)和不穩(wěn)定分子，核糖體是將RNA(和DNA)轉(zhuǎn)化為形成蛋白質(zhì)的氨基酸序列的核苷酸序列轉(zhuǎn)化的分子機器。每個氨基酸對應(yīng)于三個核苷酸或密碼子的一種或多種組合。因為相同的氨基酸可以從不同的密碼子翻譯，遺傳密碼被描述為簡并(或冗余)。
      

      盡管可以從替代基因序列產(chǎn)生相同的蛋白質(zhì)，但是一些組合導(dǎo)致更高的蛋白質(zhì)產(chǎn)量。另外，最佳密碼子和非最佳密碼子可分別降低或增強mRNA降解。研究小組已經(jīng)測量了mRNA的產(chǎn)生和降解速率，但令人驚訝的是，數(shù)據(jù)存在許多偏差。
      

      巴西科學(xué)家合成了明顯不同的數(shù)據(jù)，并擴展了基因序列選擇如何預(yù)測蛋白質(zhì)合成方面的知識，如mRNA穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率。由里約熱內(nèi)盧聯(lián)邦大學(xué)的Fernando Palhano和Tatiana Domitrovic領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組使用來自mRNA密碼子組成的度量來比較現(xiàn)有數(shù)據(jù)與不同的細胞參數(shù)。他們發(fā)現(xiàn)該指標(biāo)與蛋白質(zhì)豐度和蛋白質(zhì)生產(chǎn)效率相關(guān)，表明最連貫的mRNA衰變數(shù)據(jù)集。他們的工作重申，mRNA降解在某種程度上與蛋白質(zhì)生產(chǎn)效率有關(guān)。“即使在特定條件下需要高水平的蛋白質(zhì)，例如應(yīng)激反應(yīng)，其基因序列也經(jīng)過優(yōu)化，無法有效翻譯。”
      

      Fernando和Tatiana與Rodolfo Carneiro和其他同事合作，他們鑒定了一組由非最佳密碼子編碼的低豐度蛋白質(zhì)。正如他們在Nucleic Acids Research發(fā)表的論文中所表明的那樣，密碼子的選擇不僅對保證高蛋白質(zhì)產(chǎn)量至關(guān)重要，而且對于調(diào)節(jié)應(yīng)以最小量產(chǎn)生的蛋白質(zhì)(如調(diào)節(jié)蛋白質(zhì))的產(chǎn)量至關(guān)重要。
      

      “細胞中產(chǎn)生的蛋白質(zhì)含量對于維持整體健康至關(guān)重要 - 許多人類疾病是由蛋白質(zhì)生成效率低下或不平衡引起的，如囊性纖維化和癌癥，”塔蒂亞娜說。“從實踐的角度來看，了解基因序列和蛋白質(zhì)生產(chǎn)之間的關(guān)系可以對醫(yī)學(xué)和生物工程產(chǎn)生深遠的影響。”
      

      作者指出，許多“沉默的”DNA突變，即改變密碼子序列但不改變編碼氨基酸的突變，可導(dǎo)致蛋白質(zhì)產(chǎn)生率的顯著改變，這可能導(dǎo)致疾病。通過仔細選擇基因序列，科學(xué)家們可以微調(diào)蛋白質(zhì)的產(chǎn)生，促進基因和蛋白質(zhì)的生物技術(shù)應(yīng)用。
      

      這篇名為“密碼子穩(wěn)定系數(shù)作為衡量mRNA穩(wěn)定性和密碼子偏倚及其與翻譯關(guān)系的指標(biāo)”的論文在線發(fā)表在Nucleic Acids Research上。
      
			

			
        
      
			
      
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