概述

密码子使用分析研究每个同义密码子（编码相同氨基酸的多个密码子）在基因组或转录组中出现的频率。遗传密码是简并的：61个密码子指定20个氨基酸，大多数氨基酸由2到6个同义密码子编码。这些密码子的使用并不相同；生物体对密码子的子集表现出强烈的偏见。这种偏差反映了突变压力和翻译选择之间的平衡，其中最佳密码子对应于最丰富的 tRNA 种类，从而实现更快、更准确的[翻译和蛋白质合成](/guides/translation- Protein-synthesis.html)。

关键概念

密码子适应指数 (CAI) 衡量基因的密码子使用与高表达基因参考集的密码子使用匹配程度，接近 1 的值表明对最佳密码子的强烈偏向。 有效密码子数 (ENC) 量化与基因长度无关的总体密码子偏差，其中 20 表示极端偏差（每个氨基酸一个密码子），61 表示无偏差。每个密码子的 相对同义密码子使用 (RSCU) 值等于观察到的频率除以相同使用情况下的预期频率。 密码子使用表可通过密码子使用数据库和 Kazusa 等数据库获得数千种生物体。第三个密码子位置 (GC3) 的 GC 含量与全基因组核苷酸组成密切相关。

应用程序

密码子使用分析指导异源基因表达：来自一个物种的基因通常针对生产宿主（例如大肠杆菌或酵母）进行密码子优化，以提高产量。它揭示了高表达基因的翻译选择，这些基因倾向于使用丰富的 tRNA 识别的最佳密码子。 氨基酸 生物化学研究受益于了解密码子偏倚如何影响蛋白质折叠动力学。 [基因调控和表观遗传学](/guides/gene-regulation-and-epigenics.html) 研究探索了作为转录后控制层的密码子使用、mRNA 稳定性和翻译效率之间的相关性。