遺伝子の5 'でのまれなコドンの優先順位とその位置特異性は、大腸菌の異種タンパク質発現を調節します

レアコドンと大腸菌における異種タンパク質発現におけるその効果は、多くの研究者によって扱われました。ここでは、外来遺伝子のすべてのまれなコドンが悪影響を与えるわけではありませんが、それらの間で選択的なコドンと、開始コドンの下流にある特定の位置が式を調節することを提案します。我々の研究では、ストレプトコッカスequisimilisのSKC遺伝子によってエンコードされたストレプトキナーゼ（47 kDa）をE.coliで発現しました。E.coliにおけるSKC遺伝子の相対コドン頻度の分析により、その中にはまれなコドンの30％が存在することが明らかになりました。それにもかかわらず、E.coliはこの標的タンパク質の過剰発現を得ることができました。発現中のコドンバイアスを調査するために、+2、+3、+5、+8、+9、+11などのSKC遺伝子の異なる位置で選択的Aggコドンを導入しました。結果は、+2の位置「AGG」が+3および+5位置に移動しながら、ゼロの表現をレンダリングしたことが明らかになりました。それどころか、AGGコドンを+9や+11などの後の位置に移動すると、抑制効果が逆転し、過剰発現が生じました。「Agg」レアコドンの効果は、GFP発現でさらに研究されました。結論として、まれなコドンの選択に加えて、外来遺伝子におけるそれらの正確な位置は、タンパク質発現のレベルを決定します。

Rare codons and their effects in heterologous protein expression in Escherichia coli were addressed by many investigators. Here, we propose that not all rare codons of a foreign gene have negative effect but selective codon among them and its specific position in the downstream of the start codon modulates the expression. In our study, streptokinase (47 kDa), encoded by skc gene of Streptococcus equisimilis was expressed in E.coli. The analysis of relative codon frequency of skc gene in E.coli reveals the presence of 30% of rare codons in it. Nevertheless, E.coli managed to yield over-expression of this target protein. To explore the codon bias in expression, we have introduced the selective AGG codon at different positions of skc gene such as +2,+3,+5,+8,+9 and +11. The results revealed that at +2 position "AGG" aided over-expression while shifting to +3 and +5 positions it rendered nil expression. In contrary, shifting of AGG codon to later positions like +9 and +11 the inhibitory effect was reversed and resulted in over-expression. The effect of 'AGG' rare codon was further studied in GFP expression. In conclusion, besides the choice of rare codons, their precise positions in the foreign gene dictate the level of protein expression.