[發明專利]一種基于密碼子對使用頻度的基因密碼子優化方法

有效

• 申請號: 201610838127.X
• 申請日: 2016-09-21
• 公開（公告）號: CN106650307B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 李陽
• 申請（專利權）人: 武漢伯遠生物科技有限公司
• 主分類號: G16B20/00
• 分類號: G16B20/00;G16B25/10
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 馮子玲

本發明提出了一種基于密碼子對使用頻度的基因密碼子優化方法，本方案采用密碼子對使用頻度對目的基因進行優化，不光考慮單個密碼子使用頻度，同時考慮兩個密碼子聯合使用情況，即：相鄰密碼子的關系，挑選物種中兩個tRNA連用時頻度較高的密碼子對對目標基因進行優化起到關鍵作用。

技術領域

本發明涉及一種基于密碼子對使用頻度的基因密碼子優化方法。

背景技術

為了提高基因產物的表達量，基因密碼優化是分子生物學基因表達調控的常用手段，密碼子優化在基因表達調控中起到非常關鍵的作用。常用的方式是通過分析某物種的密碼子使用頻度，選擇頻度高的密碼子作為優化目的基因的候選密碼。

“密碼子對”是由orf中相鄰兩個密碼子組成，因為蛋白翻譯過程中核糖體的A位和P位要同時與兩個tRNA結合然后逐個將氨基酸添加到以合成的多肽上，使多肽延長。但是同時結合在核糖體的tRNA的空間結構決定了其進入的難易程度，如果兩個tRNA結合核糖體后相互抵觸，就很難結合進入，那么蛋白合成就會被阻礙或者合成速度減慢。所以挑選物種中兩個tRNA連用時頻度較高的密碼子對對目標基因進行優化起到關鍵作用。

發明內容

本發明提出一種基于密碼子對使用頻度的基因密碼子優化方法，采用密碼子對使用頻度對目的基因進行優化，不光考慮單個密碼子使用頻度，同時考慮兩個密碼子聯合使用情況，即：相鄰密碼子的關系。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種基于密碼子對使用頻度的基因密碼子優化方法，包括以下步驟：

(1)選擇一個表達目的基因的物種，選取該物種大于1000條蛋白高表達的基因，根據這些基因統計該物種的密碼子對實際使用頻度；

(2)根據互聯網數據庫獲得該物種密碼子表，計算出該物種密碼子對理論使用頻度；

(3)根據實際使用頻度和理論使用頻度建立該物種的密碼子對使用頻度表

(4)選擇一個要優化的目的基因，設定低效密碼子對的參數標準，根據需要設定劃分低效密碼子對的參數，主要有兩個參數：1，密碼子對的實際使用頻度mov；2，密碼子對在該物種中的實際使用頻度和理論使用頻度的比值R＝mov/mev；mov和R值越大表明此密碼子對越容易被物種采用，即使R值比較大mov的絕對值也可能小，所以要兩個參數聯合限制，判定密碼子對使用頻度表中低效密碼子對和高效密碼子對；

(5)根據此標準逐個將orf中的密碼子對到密碼子對使用頻度表中去對比分析，并將所有被認為低效的密碼子對標定出來；

(6)對低效密碼子對用高效的統一密碼子對代替，對替換后的序列重復步驟(5)操作，直到orf序列中不存在低效密碼子對。

優選地，密碼子對優化時先對orf序列進行掃描，記錄下所有符合參數設定的低效密碼子對，然后對低效密碼子對用高效的統一密碼子對代替；對替代后的新的DNA序列進行掃描，記錄下符合設定參數的低效密碼子對，如果仍然存在低效密碼子對，繼續執行優化替代，直到新的DNA序列中不再有低效密碼子對，即完成了對整條ORF所有的密碼子對的優化。

本發明產生的有益效果為：基因優化現有常用的的是方式是通過分析某物種的密碼子使用頻度，選擇頻度高的密碼子作為優化目的基因的候選密碼，本方案采用密碼子對使用頻度對目的基因進行優化，不光考慮單個密碼子使用頻度，同時考慮兩個密碼子聯合使用情況，即：相鄰密碼子的關系，挑選物種中兩個tRNA連用時頻度較高的密碼子對對目標基因進行優化起到關鍵作用。

附圖說明

圖1為優化前的熒光亮度。

圖2為優化后的同等條件下熒光亮度。

具體實施方式