Les biologistes ont développé un modèle pour déterminer l'effet des codons synonymes sur la synthèse de la protéine codée, selon la revue Nature.
Un codon est un triplet de nucléotides (triplet) dans l'ADN et l'ARN messager, qui code pour un acide aminé dans une protéine. Puisque le nombre de codons codant pour l'un des vingt acides aminés est de 61, certains des acides aminés sont codés par plusieurs codons, qui sont appelés synonymes.
Les codons synonymes peuvent affecter le niveau d'expression des protéines de différentes manières, mais trouver exactement quel effet un codon particulier aura est compliqué par le fait que les triplets affectent également de nombreuses caractéristiques structurelles de l'ARN messager. Tous ces facteurs supplémentaires, à leur tour, peuvent apporter des contributions différentes à l'efficacité du processus de traduction génique, et il devient très difficile de déterminer l'effet résultant.
Pour résoudre ce problème, les scientifiques ont créé un modèle qui prend en compte un large éventail de caractéristiques de la structure de l'ARN. Pour cela, le niveau d'expression des protéines a été mesuré dans 6 348 gènes prélevés sur divers organismes (dont l'homme) et introduits dans des cellules d'E. Coli. Pour chaque gène étudié, la fréquence d'apparition de tous les codons synonymes a été mesurée, et les caractéristiques structurelles de l'ARN messager correspondant au gène ont été déterminées. En utilisant les méthodes d'analyse de régression et de modélisation, les scientifiques ont pu comprendre comment des codons spécifiques, grâce à des facteurs supplémentaires, affecteront l'efficacité de la traduction de l'ARN et de la synthèse des protéines.
Les résultats ont montré que, en général, l'influence directe des codons sur l'expression dépasse l'influence de facteurs supplémentaires; cependant, il existe des exceptions: la structure tertiaire de l'ARN messager près de l'extrémité avant de la molécule peut arrêter complètement le processus de traduction. De plus, les données obtenues ont confirmé que les codons synonymes fréquents ont un effet positif sur le niveau d'expression des protéines, principalement par la stabilisation de l'ARN et une augmentation de sa durée de vie.
Les scientifiques espèrent que les résultats de l'étude aideront à créer des gènes artificiels, la synthèse de protéines qui seraient plus efficaces.
On sait que certains codons synonymes dans les régions codant pour l'ADN se produisent plus souvent que d'autres. Ce phénomène s'appelle la préférence des codons et s'est formé sous l'influence de l'évolution, lorsque certains codons avaient un effet plus favorable sur l'efficacité des processus de traduction.
