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摘要：密碼子優(yōu)化是基因表達優(yōu)化的關(guān)鍵步驟之一。其中涉及 mRNA 二級結(jié)構(gòu)、稀有密碼子、核糖體結(jié)合位點等關(guān)鍵因素。簡單說，基因能否順利表達蛋白與稀有密碼子含量、mRNA 結(jié)構(gòu)是否阻礙翻譯有很大關(guān)系。德泰開發(fā)的生物信息學(xué)軟MaxCodonTM 經(jīng)過近千個項目實踐的優(yōu)化，可以幾乎完美地優(yōu)化這些關(guān)鍵因素，為蛋白表達提供堅實基礎(chǔ)?；虮磉_優(yōu)化還包括載體，表達系統(tǒng)特異性，表達條件優(yōu)化。
密碼子優(yōu)化
密碼子優(yōu)化涉及的優(yōu)化點可以從基因合成、載體構(gòu)建、基因轉(zhuǎn)錄、mRNA 翻譯、翻譯后修飾等過程中提取，目的只有一個，就是便于相關(guān)過程的高效達成。以下是部分優(yōu)化內(nèi)容:

特定功能的Motif
許多 motif 在基因表達過程中承擔(dān)著重要的角色，隨著研究的不斷開展，功能性 motif 也在不斷被發(fā)現(xiàn)，我們會將其不斷地添加到南京德泰生物的密碼子優(yōu)化工具中。舉例如下:

• TATA 框：是構(gòu)成真核生物的啟動子元件之一，位于轉(zhuǎn)錄起始點上游-30bp 處，它可以保證轉(zhuǎn)錄的正確定位。

• SD 序列: 作為原核表達的核糖體綁定位點，是翻譯必不可少的信號。

• Kozak 序列：真核生物中符合 Kozak 規(guī)則的基因，其轉(zhuǎn)錄及翻譯效率較好。

• Chi 序列：在原核生物中能夠增加自然重組的幾率，可能會影響人工重組蛋白的表達。

• 隱蔽剪切位點：真核生物中存在大量的隱蔽剪切位點（cryptic splice sites），一旦被激活，會造成 mRNA 的剪接偏離我們的預(yù)期。

仔細研究轉(zhuǎn)錄、翻譯的過程，并不斷閱讀基礎(chǔ)資料及最新研究進展，不斷搜集相關(guān)的 motif 模式，我們南京德泰生物在不斷完善密碼子優(yōu)化算法。在載體設(shè)計上，我們要通盤考慮。當(dāng)然，部分 motif 已經(jīng)固化到了商業(yè)載體上了。

重復(fù)序列
重復(fù)序列過多，會增加基因合成的難度。反向互補序列也對 mRNA 二級結(jié)構(gòu)有重要影響。

GC 含 量
相對于 AT 配對需要 2 個氫鍵，GC 配對是 3 個氫鍵，GC 含量直接影響著 PCR 退火溫度。在啟動子等保守區(qū)域 GC 含量相對較高。GC 含量也影響著 mRNA 熱力學(xué)穩(wěn)定性及 mRNA 二級結(jié)構(gòu)。

mRNA 二級結(jié)構(gòu)
mRNA 二級結(jié)構(gòu)是影響翻譯過程的重要因素，復(fù)雜穩(wěn)定的二級結(jié)構(gòu)會阻礙翻譯過程的順利進行，特別是核糖體綁定位點（RBS） 附近的二級結(jié)構(gòu)。mRNA 的二級結(jié)構(gòu)預(yù)測是一個復(fù)雜的過程，需要考慮堿基配對、自由能等多種因素，南京德泰生物的密碼子優(yōu)化系統(tǒng)可以快速有效識別發(fā)卡（Hairpin）結(jié)構(gòu)區(qū)并進行有效規(guī)避。

密碼子偏好性
不同物種的種屬之間，對同義密碼子的使用頻率是不同的。在外源基因的同義密碼子使用頻率與表達宿主相匹配的      情況下，外源基因的表達水平會顯著提高。常用密碼子適應(yīng)指數(shù)（Codon Adaption Index）來表示。

限制性酶切位點
限制性酶切位點需要根據(jù)實際情況進行排除，以免與需要用到的酶切位點產(chǎn)生沖突，影響重組基因的操作。