الكودونات المترادفة لا تُستخدم بالتساوي
ثمانية عشر من الأحماض الأمينية العشرين يرمّزها أكثر من كودون، وكل كائن يستخدم كودوناته المترادفة بنسب خاصة به. لليوسين ستة كودونات؛ في الجينات البشرية يرمّز CTG نحو 40% من اللوسينات، وفي E. coli يشيع CTG أيضًا لكن CTA نادر. هذا التفضيل هو انحياز الكودونات، ويقيسه جدول استخدام الكودونات.
الأعمدة
يسرد الجدول كل كودون مع الحمض الأميني الذي يرمّزه ورقمين:
- التكرار لكل ألف: عدد مرات ظهور الكودون في كل 1,000 كودون من التسلسلات المعدودة. مجموع القيم الـ 64 يساوي 1,000.
- النسبة: حصة ذلك الحمض الأميني التي يرمّزها هذا الكودون. مجموع نسب الحمض الأميني الواحد 1. والنسبة 0.05 تدل على كودون نادر.
بعض الجداول تعطي العدد الخام أيضًا. جداول النوع تُبنى من آلاف جيناته؛ وجدول جين واحد أو بلازميد واحد لا يصف إلا ذلك التسلسل.
لماذا يهم
تقابل الكودونات النادرة tRNA نادرة. الجين المليء بكودونات نادرة في المضيف يُترجم ببطء، فتتعثر الريبوسومات وينخفض المردود؛ وسلاسل كودونات الأرجينين النادرة (AGG وAGA وCGA في E. coli) سبب كلاسيكي لضعف التعبير. ويلخص مؤشر تكيّف الكودونات، CAI، من 0 إلى 1 مدى تطابق كودونات الجين مع ما يفضّله المضيف؛ والجينات فوق 0.8 تُعبَّر جيدًا عادةً.
تحسين الكودونات
تحسين جين لمضيف جديد يعني استبدال الكودونات النادرة بما يفضّله المضيف دون تغيير البروتين. والتحسين الجيد يتجنب أيضًا محتوى GC العالي جدًا، والتكرارات الطويلة، ومواقع التقييد غير المرغوبة، وبنى RNA الثانوية القوية في بداية الجين. والمبالغة في تحويل كل كودون إلى الأكثر تكرارًا قد تضر بالطيّ، لذا تحاكي أدوات كثيرة توزيع المضيف.
الأدوات
تبني أداة استخدام الكودونات جدولًا من التسلسلات المرمِّزة التي تلصقها. وتعيد أداة تحسين الكودونات كتابة تسلسل للمضيف المختار، وتحوّل الترجمة العكسية بروتينًا إلى DNA باستخدام الكودونات الأكثر تكرارًا.