Codongebruik

Codongebruik^[1] (Engels: codon usage bias) verwijst naar het feit dat ieder organisme de voorkeur geeft aan bepaalde synonieme codons om hun eiwitten te coderen. De bacterie E. coli maakt bijvoorbeeld het meest gebruik van het codon CCG om proline te transleren, terwijl dit bij mensen het minst gebruikte codon voor proline is. De frequentie waarmee een codon gekozen wordt, kan sterk verschillen tussen levensvormen, en wordt aangeduid met het begrip codon usage bias.

Er zijn 64 codons en slechts twintig α-aminozuren die in eiwitten voorkomen, dus sommige aminozuren kunnen door meer dan één codon worden gespecificeerd. Er is sprake van redundantie in de genetische code. Welk van de mogelijke codons gekozen wordt, ligt aan het organisme. Met andere woorden, er is een statistische bias in de voorkeur per soort.

Hoe codonpreferentie ontstaat, is een nog grotendeels onopgeloste vraag in het onderzoeksveld van moleculaire evolutie.^[2] Een vaak opgegooide verklaring is dat er relatieve verschillen zijn in welke transfer-RNA-moleculen aanwezig zijn in de cel. De evolutionaire keuze van codons die aansluiten bij de hoogste concentratie van bijbehorende tRNA-moleculen, zal leiden tot een snellere en preciezere translatie. Dit is vooral van belang bij snelgroeiende micro-organismen, zoals E. coli en S. cerevisiae.^[3] In de mens is codonpreferentie vermoedelijk het gevolg van sequentie-afhankelijke mutatiedruk en het genomische GC-gehalte.^[4]

1. ↑ Citefout: Onjuist label <ref>; er is geen tekst opgegeven voor referenties met de naam straalen
2. ↑ (en) Shah P, Gilchrist M. (2011). Explaining complex codon usage patterns with selection for translational efficiency, mutation bias, and genetic drift. PNAS 108 (25): 10231–6. PMID 21646514. DOI: 10.1073/pnas.1016719108.
3. ↑ (en) Dong H, Nilsson L, Kurland CG. (1996). Co-variation of tRNA abundance and codon usage in Escherichia coli at different growth rates. Journal of Molecular Biology 260 (5): 649–663. PMID 8709146. DOI: 10.1006/jmbi.1996.0428.
4. ↑ (en) Bornelöv S, Selmi T, Frye M. (2019). Codon usage optimization in pluripotent embryonic stem cells. Genome Biology 20 (1): 119. PMID 31174582. DOI: 10.1186/s13059-019-1726-z.