北京2024年9月12日/好意思通社/--载体构建是卵白抒发等好多试验的开端美腿丝袜，也许你知谈不错通过优化启动子、转机抒发载体、选拔合适的宿主细胞、扫尾培养条目等来提高卵白抒发量，但你是否关爱过密码子优化这个要道规范呢？当遭遇片断扩增失败，或载体难构建的情况，也许你会持续优化引物设想、或更换试剂，你是否知谈不错通过序列优化加多载体构建得胜率呢？

在相识密码子优化的进攻性之前，需先了解密码子在基因抒发中的作用。DNA序列通过转录和翻译产生卵白质，而每个密码子由三个核苷酸构成，指定一个特定的氨基酸。这种对应联系在密码子表中明确列出，举例，密码子"ATG"编码甲硫氨酸（Met），运转卵白质的合成。苯丙氨酸（Phe）对应的密码子有UUU和UUC，而拆开密码子包括UAA、UAG和UGA。这种精准的编码形势确保了卵白质合成的准确性和特异性‌。

天然不同的密码子可编码换取的氨基酸，但不同生物体对密码子的使用存在偏好。这种偏好与每个生物体内特定tRNA的品貌磋议。基因抒发水平与密码子偏好性之间存在强磋议性，并吞氨基酸在不同宿主中，其对应的密码子会推崇出不同进度的偏好[1]。因此，获胜使用未优化的基因序列可能导致外源基因在宿主，终点是异源宿主中的抒发扫尾低下。

密码子优化（codonoptimization）是在不蜕变基因编码卵白质的前提下，通过转机基因编码序列中的密码子使用频率，使用物种偏好密码子并幸免罕见密码子取得优化序列，来提高外源基因在宿主细胞中抒发水平的本事[2]。

关于我方构建载体的客户来说，是无法进行密码子优化的，因此采用基因合成门径来构建载体就成为了首选。

序列优化波及更泛泛的序列转机，包括优化GC含量、幸免重迭序列、摒除不利的mRNA二级结构等，见地是提高总计这个词基因的结实性和抒发扫尾，同期不蜕变最终编码的氨基酸序列。

优化原则

（1）密码子偏好性

密码子妥贴指数CAI是指异源mRNA序列中密码子和宿主细胞最好密码子使用频率相得当的进度，表面上此值越接近1，外源mRNA在宿主细胞中的卵白抒发越高，时常CAI＜0.8时，被合计需要进行密码子优化。使用宿主细胞中使用频率高的同义密码子替换外源mRNA序列中的密码子，举例，在大肠杆菌中，某些密码子如TAA和TAG可能很少使用，而GCA（编码丙氨酸）的使用频率较高。且幸免出现罕见密码子，罕见密码子可能导致翻译停顿，加多翻译时的差错率，从而缩短卵白质产量。同期探究高频和次高频的密码子组合。

小心CAI值过高可能导致外源基因在宿主细胞中过度抒发，进而使得卵白质在合成历程中积聚过快，无法正确折叠，从而变成原谅体。原谅体是指在细胞内变成的不溶性卵白质聚首物，时常是因为卵白质未能正确折叠或是由于卵白质抒发水平过高。妥贴的密码子优化不错匡助调控卵白质的抒发速度，减少原谅体的变成，提高方针卵白的正确折叠和可溶性抒发。

（2）GC含量

理念念的GC含量时常在40%-60%之间。过高的GC含量可能导致mRNA二级结构过于结实，过低则可能影响转录扫尾。

（3）mRNA二级结构

复杂和结实的二级结构会影响翻译扫尾，终点是序列中有和核糖体勾引位点或翻译肇端位点互作的序列，会辞让翻译的进行，合理优化翻译肇端区的mRNA二级结构，可提高卵白抒发水平。

免费密码子及序列优化

擎科生物专有的GeneOptimizer软件密码子优化算法是不仅局限于密码子层面的序列深度优化本事。赞助上万种宿主优化和定制化作事。优化的主要参数包括：密码子偏好性、GC含量、减少poly（A）结构、重迭序列、核糖体勾引位点、酶切位点等。在保证密码子妥贴指数CAI和GC含量处在合理边界内，尽可能减少其他负面身分的影响，求得帕累托最优解，进而完成对基因抒发的优化。擎科生物可为基因合成客户提供免费的密码子及序列优化作事。

通过自动化序列分析评估软件在不到一次眨眼的时辰就能完成一个准确的序列优化（0.1s/个）。

自动化有诡计设想

擎科生物自主建树的自动化有诡计设想软件，左证载体和序列特色可批量设想多种高效构建有诡计，提高载体构建得胜率。

案例共享：

（1）方针卵白16.8kDa，密码子优化前卵白不抒发，密码子优化后卵白大王人抒发。

（2）方针卵白100kDa，密码子优化前原谅体抒发，密码子优化后上清可溶抒发75%。

[1]Sharp，P.M.，&Li，W.H.(1987)."TheCodonAdaptationIndex—ameasureofdirectionalsynonymouscodonusagebias，anditspotentialapplications."NucleicAcidsResearch，15(3)，1281-1295.

[2]Gustafsson美腿丝袜，C.，Govindarajan，S.，&Minshull，J.(2004)."Codonbiasandheterologousproteinexpression."TrendsinBiotechnology，22(7)，346-353.