Los codones sinónimos no se usan por igual
Dieciocho de los veinte aminoácidos están codificados por más de un codón, y cada organismo usa sus codones sinónimos en proporciones propias. La leucina tiene seis codones; en los genes humanos CTG codifica alrededor del 40 % de las leucinas, mientras que en E. coli CTG también es frecuente pero CTA es raro. Esa preferencia es el sesgo de codones, y una tabla de uso de codones lo mide.
Las columnas
La tabla lista cada codón con el aminoácido que codifica y dos números:
- Frecuencia por mil: cuántas veces aparece el codón por cada 1.000 codones de las secuencias contadas. Los 64 valores suman 1.000.
- Fracción: la parte de ese aminoácido codificada por este codón. Las fracciones de un aminoácido suman 1. Una fracción de 0,05 señala un codón raro.
Algunas tablas dan también el recuento bruto. Las tablas de una especie se construyen con miles de sus genes; la tabla de un solo gen o plásmido solo describe esa secuencia.
Por qué importa
A los codones raros les corresponden ARNt raros. Un gen lleno de codones raros en el hospedador se traduce despacio, los ribosomas se atascan y el rendimiento cae; las series de codones raros de arginina (AGG, AGA, CGA en E. coli) son una causa clásica de mala expresión. El índice de adaptación de codones, CAI, resume de 0 a 1 lo bien que los codones de un gen coinciden con los preferidos del hospedador; los genes por encima de 0,8 suelen expresarse bien.
Optimización de codones
Optimizar un gen para un nuevo hospedador consiste en sustituir los codones raros por los que el hospedador prefiere sin cambiar la proteína. Una buena optimización también evita un contenido de GC muy alto, repeticiones largas, sitios de restricción no deseados y estructuras secundarias fuertes del ARN al inicio del gen. Sobreoptimizar cada codón al más frecuente puede perjudicar el plegamiento, así que muchas herramientas imitan la distribución del hospedador.
Herramientas
Uso de codones construye una tabla a partir de las secuencias codificantes que pegues. Optimización de codones reescribe una secuencia para el hospedador elegido, y Traducción inversa convierte una proteína en ADN usando los codones más frecuentes.