Biologit ovat Nature-lehden mukaan kehittäneet mallin synonyymikoodonien vaikutuksen määrittämiseksi koodatun proteiinin synteesiin.
Kodoni on nukleotidien tripletti (tripletti) DNA: ssa ja lähetti-RNA: ssa, joka koodaa yhtä aminohappoa proteiinissa. Koska yhtä koodonia, jotka koodaavat yhtä kahdestakymmenestä aminohaposta, on 61, osa aminohapoista koodaa useita kodoneja, joita kutsutaan synonyymeiksi.
Synonyymit kodonit voivat vaikuttaa proteiinien ilmentymisen tasoon eri tavoin, mutta selvittää tarkalleen, mikä vaikutus tietyllä kodonilla on, monimutkaistaa se tosiasia, että tripletit vaikuttavat myös Messenger-RNA: n moniin rakenneominaisuuksiin. Kaikilla näillä lisätekijöillä voi puolestaan olla erilainen vaikutus geenin translaatioprosessin tehokkuuteen, ja tuloksena olevan vaikutuksen määrittäminen on erittäin vaikeaa.
Tämän ongelman ratkaisemiseksi tutkijat loivat mallin, jossa otetaan huomioon RNA: n rakenteen monenlaiset piirteet. Tätä varten proteiinin ilmentymisen taso mitattiin 6 348 geenissä, jotka oli otettu eri organismeista (mukaan lukien ihmiset) ja viety E. coli -soluihin. Kullekin tutkitulle geenille mitattiin kaikkien synonyymi kodonien esiintymistiheys ja määritettiin geeniä vastaavan lähetti-RNA: n rakenteelliset piirteet. Regressioanalyysimenetelmiä ja mallinnusta käyttämällä tutkijat pystyivät selvittämään, kuinka spesifiset kodonit vaikuttavat RNA-translaation ja proteiinisynteesin tehokkuuteen lisätekijöiden kautta.
Tulokset osoittivat, että yleensä kodonien suora vaikutus ekspressioon ylittää lisätekijöiden vaikutuksen, mutta on kuitenkin poikkeuksia: lähetti-RNA: n tertiäärinen rakenne lähellä molekyylin etuosaa voi kokonaan pysäyttää translaatioprosessin. Lisäksi saadut tiedot vahvistivat, että usein esiintyvillä synonyymeillä kodoneilla on positiivinen vaikutus proteiinien ilmentymisen tasoon ensisijaisesti RNA: n stabiloinnin ja sen eliniän pidentämisen kautta.
Tutkijat toivovat, että tutkimuksen tulokset auttavat luomaan keinotekoisia geenejä, proteiinien synteesiä, jotka olisivat tehokkaampia.
Tiedetään, että jotkut synonyymikoodonit DNA: ta koodaavilla alueilla esiintyvät useammin kuin toiset. Tätä ilmiötä kutsutaan kodonipreferenssiksi ja se muodostui evoluution vaikutuksesta, kun joillakin kodoneilla oli suotuisampi vaikutus translaatioprosessien tehokkuuteen.