동의 코돈은 고르게 쓰이지 않는다
20종의 아미노산 중 18종은 둘 이상의 코돈으로 암호화되며, 생물마다 동의 코돈을 저마다의 비율로 씁니다. 류신에는 코돈이 여섯 개 있는데, 사람 유전자에서는 CTG가 류신의 약 40%를 암호화하고, 대장균에서도 CTG는 흔하지만 CTA는 드뭅니다. 이 선호가 코돈 편향이고, 코돈 사용 빈도표는 이를 수치로 나타냅니다.
표의 열
표에는 모든 코돈과 그것이 암호화하는 아미노산, 그리고 두 숫자가 실립니다:
- 1,000당 빈도: 집계한 서열의 코돈 1,000개 중 그 코돈이 몇 번 나오는지. 64개 값의 합은 1,000입니다.
- 비율: 그 아미노산 중 이 코돈이 암호화하는 몫. 한 아미노산의 비율을 더하면 1입니다. 0.05면 희귀 코돈입니다.
원래 개수를 함께 싣는 표도 있습니다. 한 종의 표는 수천 개의 유전자로 만듭니다. 유전자 하나나 플라스미드 하나로 만든 표는 그 서열만 설명합니다.
왜 중요한가
희귀 코돈에는 희귀 tRNA가 대응합니다. 숙주에서 희귀한 코돈으로 가득한 유전자는 번역이 느리고, 리보솜이 멈추며, 수율이 떨어집니다. 희귀 아르기닌 코돈(대장균에서는 AGG, AGA, CGA)의 연속은 발현 불량의 고전적인 원인입니다. 코돈 적응 지수 CAI는 유전자의 코돈이 숙주가 선호하는 코돈과 얼마나 맞는지를 0에서 1 사이로 요약하며, 약 0.8을 넘는 유전자는 대개 잘 발현됩니다.
코돈 최적화
새 숙주에 맞게 유전자를 최적화한다는 것은 단백질은 그대로 두고 희귀 코돈을 숙주가 선호하는 코돈으로 바꾸는 것입니다. 좋은 최적화는 너무 높은 GC 함량, 긴 반복, 원치 않는 제한효소 자리, 유전자 앞부분의 강한 RNA 2차 구조도 피합니다. 모든 코돈을 가장 흔한 하나로 바꾸는 과도한 최적화는 접힘을 해칠 수 있어, 많은 도구가 대신 숙주의 분포를 따릅니다.
도구
코돈 사용 빈도는 붙여 넣은 코딩 서열로 표를 만듭니다. 코돈 최적화는 고른 숙주에 맞게 서열을 다시 쓰고, 역번역은 가장 흔한 코돈으로 단백질을 DNA로 되돌립니다.