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Codon usage #
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Biology

Codon usage (코돈 편향) #

Codon usage는 코딩 DNA에서 동의어 코돈의 발생 빈도의 차이를 나타낸다. 코돈은 폴리펩티드 사슬의 특정 아미노산 잔기를 암호화하거나 단백질 번역의 종결(정지 코돈)을 위한 일련의 3개 뉴클레오티드이다.

코돈은 64개이지만 번역된 아미노산은 20개이기 때문에 많은 아미노산이 하나 이상의 코돈에 의해 코드된다. 그러한 여분 때문에 유전 암호가 퇴화되었다고 말하고 있다. 다른 유기체의 유전 암호는 종종 다른 아미노산보다 동일한 아미노산을 암호화하는 여러 코돈 중 하나를 사용하는 쪽으로 편향된다. 즉, 우연히 예상되는 것보다 더 큰 빈도가 발견되고 그러한 편향이 어떻게 발생하는지는 분자 진화에 관한 많은 논란의 영역이다.

코돈 편향은 단백질 번역의 최적화를 위한 돌연변이 편향과 자연 선택 사이의 균형을 반영한다는 것이 일반적으로 인정되고 있다. Escherichia coli(대장균)나 Saccharomyces cerevisiae(효모)와 같은 급성장 미생물의 최적 코돈은 각각의 게놈 tRNA 풀의 구성을 반영한다. 최적의 코돈은 보다 빠른 단백질 번역 속도와 높은 정확도를 달성하는 데 도움이 된다고 생각된다. 이러한 요인들의 결과로, 번역 선택은 유기체의 경우와 같이 고도로 발현된 유전자에서 더 강할 것으로 예상된다.

높은 성장 속도를 보이지 않거나 작은 게놈을 나타내는 다른 생물체에서는 코돈 사용의 최적화가 일반적으로 없으며, 코돈 선호도는 특정 게놈에서 볼 수 있는 특징적인 돌연변이 편향에 의해 결정된다. 이것의 예로 Homo sapiens(인간)와 Helicobacter pylori(헬리코박터 파이로리)가 있다. 코돈 사용 최적화의 중급 수준을 보여주는 유기체는 Drosophila melanogaster(초파리), Caenorhabditis elegans(선충류), Strongylocentrotus purpuratus(성게) 또는 Arabidopsis thaliana(고목 크레스)를 포함한다. 또한 몇몇 바이러스집단(herpesvirus, lentivirus, papillomavirus, polyomavirus, adenovirus 및 parvovirus)은 숙주 세포에 비해 크게 왜곡된 코돈 사용법을 나타내는 구조 단백질을 암호화하는 것으로 알려져 있다.

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