Предпочтительность использования кодонов

Предпочтительность использования кодонов — это преимущественное, или неслучайное, использование синонимичных кодонов; это широко распространённое явление, наблюдаемое у бактерий, растений и животных. Разные виды характеризуются устойчивыми и специфичными для них предпочтениями кодонов. Предпочтительность кодонов различается не только между видами, семействами и группами внутри царств, но и между генами одного организма. У разных организмов она формировалась под воздействием мутаций, естественного отбора и генетического дрейфа. К факторам, влияющим на предпочтительность кодонов, относятся состав генома, содержание GC, уровень экспрессии и длина генов, положение и контекст кодонов в генах, частота рекомбинаций, фолдинг мРНК, а также содержание тРНК и взаимодействия с ними. Факторы, формирующие предпочтительность кодонов, могут также участвовать в эволюции универсального генетического кода. Предпочтительность использования кодонов — важный фактор, определяющий экспрессию генов и клеточные функции за счёт влияния на различные процессы, включая процессинг РНК, трансляцию белка и фолдинг белков. Предпочтительность кодонов отражает происхождение, характер мутаций и эволюцию видов или генов. Исследование закономерностей предпочтительности кодонов в геномах позволяет выявлять филогенетические связи между организмами, случаи горизонтального переноса генов, особенности молекулярной эволюции генов и действующие на неё факторы отбора. Наиболее важное применение анализа предпочтительности кодонов — конструирование трансгенов для повышения уровня экспрессии генов посредством оптимизации кодонов при создании трансгенных культур. В обзоре представлены отклонения от генетического кода, факторы, влияющие на использование кодонов и их предпочтительность, особенности использования кодонов в ядерных и органелльных генах, вычислительные методы определения предпочтительности кодонов, а также значение и применение анализа использования кодонов в биологических исследованиях, прежде всего у растений.