Was bedeutet Codon Usage, wie wird sie reguliert und wie kann sie sich auf die rek. Proteinproduktion auswirken? Welche Strategien (2) gibt es um die negativen Auswirkungen der C.U. zu vermeiden?

Question

Answer 1

Codon Usage bzw Codon Bias:

spezielle Varianten des universellen genetischen Codes werden von verschiedenen Spezies unterschiedlich häufig verwendet.

So werden bestimmte Codons des (degenerierten) Codes in einem Organismus bevorzugt benutzt, während sie in einem anderen Organismus selten benutzt werden.
Codon Usage spielt auch eine Rolle bei der Regulation der Genexpression.
Reguliert v.a. über t-RNA-Konzentration.

Auswirkungen auf Proteinproduktion:

Selten verwendete Codons können die Translation bremsen,
Häufig genutzte Codons können die Translation beschleunigen.
Allerdings: Hinweise dass selten benutzte Codons in best. Fällen auch wichtig sind für Proteinfaltung. Langsame Translation tw für richtige Faltung nötig.

Strategien um die negativen Auswirkungen zu vermeiden:

1) Die Codon Usage des Gens wird an jene des Wirts-organismus angepasst.

Synthetische Gene mit optimierter Codon Usage verwendet.
Firmen haben dazu eigene Algorithmen, diese berücksichtigen nicht nur Codon Usage sondern auch
- Globalen Nucleotidgehalt
- lokale mRNA Faltung
- Codonpaar Bias
- Codon Ramp (AA 3-5)
- Codon Harmonisierung
- Codon Korrelation

2) Es können auch E. coli Stämme eingesetzt werden, die seltene tRNAs stärker exprimieren

Rosetta
BL21(DE3) CodonPlus-RIL: Expression von t-RNA für seltene Codons von Arginin, Isoleucin und Leucin
BL21(DE3) CodonPlus-RP: Expression von t-RNA für seltene Codons von Arginin und Prolin

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