シンセティックバイオロジーにおける生命デザインのための最適コドン解析

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酵母を代表とした真確生物において、一度コーディング領域上にアミノ酸が出現した際、次に出現する同種のアミノ酸は先のアミノ酸の同義コドンによってコードされやすい傾向が知られている。この傾向はcodon co-occurrenceと呼ばれ、この傾向が強い遺伝子ほど、翻訳のスピードが早いことが明らかとなっている。この事実は翻訳のプロセスにおいてtRNAがリサイクルされている可能性を強く示唆している現象となっている。しかしながら、未だこの現象をバクテリアにおいて網羅的に確認した研究は報告されていない。今年度は情報学的な手法を用い、UniProtKB Complete Proteome Sets及びtRNADB-CEの2つのデータベース双方に登録されているバクテリア696種を対象とし、網羅的なcodon co-occurrenceの傾向解析を行った。結果、ほぼ全ての種(645/696)のバクテリアにおいてcodon co-occurrenceを観察することに成功した。バクテリアにおいてこの傾向は報告のないことであり、原核生物におけるコドン選択・進化について新たな知見を得ることに成功した。また本結果は、バクテリアの翻訳プロセスにおいてもtRNAのリサイクルが行われている可能性を示している。今後、今回の結果を拡張し、codon co-occurrenceが顕著に観測できる生物種及び遺伝子群に注目し、遺伝子の翻訳スピードに関する数理モデルを構築することによって、合成生物学における遺伝子発現調節に貢献できると考える。