iCodon customizes gene expression based on the codon composition.
iCodon customizes gene expression based on the codon composition.
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DOI：
10.1038/s41598-022-15526-7
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发表时间：
2022-07-15
影响因子：
4.6
通讯作者：
Bazzini, Ariel Alejandro
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Diez, Michay;Gerardo Medina-Munoz, Santiago;CasteIlano, Luciana Andrea;Pescador, Gabriel da Silva;Wu, Qiushuang;Bazzini, Ariel Alejandro
信使RNA（mRNA）的稳定性实质上影响细胞中的稳态基因表达水平。mRNA的稳定性受到密码子组成的强烈影响，通过一种称为密码子最优性的机制，在物种间以一种依赖于密码子的方式。我们已经开发了iCodon（www.iCodon.org），这是一种通过将同义密码子替换引入编码序列来定制mRNA表达的算法。iCodon针对四种脊椎动物转录组进行了优化：小鼠、人、青蛙和鱼。用户可以根据其密码子组成预测任何编码序列的mRNA稳定性，并随后生成编码相同蛋白质的更稳定（优化）或不稳定（去优化）变体。此外，我们表明，密码子最优性预测与mRNA的稳定性，使用大量的报告库和表达水平，使用荧光报告和分析内源性基因在斑马鱼胚胎和/或人类细胞中的表达。因此，iCodon将有利于基础生物学研究，以及生物技术和生物医学的广泛应用。
Messenger RNA (mRNA) stability substantially impacts steady-state gene expression levels in a cell. mRNA stability is strongly affected by codon composition in a translation-dependent manner across species, through a mechanism termed codon optimality. We have developed iCodon (www.iCodon.org), an algorithm for customizing mRNA expression through the introduction of synonymous codon substitutions into the coding sequence. iCodon is optimized for four vertebrate transcriptomes: mouse, human, frog, and fish. Users can predict the mRNA stability of any coding sequence based on its codon composition and subsequently generate more stable (optimized) or unstable (deoptimized) variants encoding for the same protein. Further, we show that codon optimality predictions correlate with both mRNA stability using a massive reporter library and expression levels using fluorescent reporters and analysis of endogenous gene expression in zebrafish embryos and/or human cells. Therefore, iCodon will benefit basic biological research, as well as a wide range of applications for biotechnology and biomedicine.
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