用于优化异源蛋白质生产的核糖体动力学建模制造技术

目前公开的主题提供了基于自由能的翻译延伸模型以预测和优化异源基因表达。该模型和软件允许基因的预测和优化，以增加或降低蛋白质产量和增加或减少蛋白质聚集。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于优化异源蛋白质生产的核糖体动力学建模相关申请的交叉引用本申请要求于2015年1月6日提交的美国临时申请No.62/100,417的权益，其全部内容通过引用整体并入本文。
技术介绍
翻译是一种生物过程，通过该过程生物体产生折叠为功能性蛋白质的特定多肽[1、13]。异源蛋白质合成使用翻译来产生通常不会在宿主生物中产生的蛋白质[2、3]。这些蛋白质用于广泛的工业应用，从生物燃料生产到农业和生物制药。不幸的是，在生物生物体如大肠杆菌中翻译未经修饰的外源基因的尝试通常导致所需蛋白质合成量低或不合成[1、2]。鉴定出的一些问题是翻译不良、非最佳核糖体结合位点(RBS)、RBS和起始密码子间隔、移位、提前终止以及由蛋白质错误折叠引起的蛋白质聚集[1、2]。尽管蛋白质产量最大化已经被详细研究了一段时间，但是翻译延伸对蛋白质产量的潜在过程和作用尚未解决。多年来，低蛋白质产量的主要原因被认为是简单的密码子偏倚和编码罕见氨酰-tRNA(aa-tRNA)的罕见密码子[1、2、3]。最近的实验证据表明，低蛋白质产量可能来自许多同样重要的附加因素[4、5、6、7]。目前用于确定蛋白质产量的“标准”是Sharpe密本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于预测基因翻译的蛋白质产量的方法，所述方法包括：(a)确定在编码蛋白质的mRNA的编码区中每个密码子处的核糖体等待时间，包括确定在每个密码子处的周期数，其中所述周期数是tRNA丰度、核糖体移位量级和来自mRNA与核糖体的3'端rRNA尾巴之间结合的力的函数；和(b)确定经过遍及编码区的密码子的总周期计数；其中所述经过遍及编码区的密码子的总周期计数与蛋白质产量相关。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.06 US 62/100,4171.一种用于预测基因翻译的蛋白质产量的方法，所述方法包括：(a)确定在编码蛋白质的mRNA的编码区中每个密码子处的核糖体等待时间，包括确定在每个密码子处的周期数，其中所述周期数是tRNA丰度、核糖体移位量级和来自mRNA与核糖体的3'端rRNA尾巴之间结合的力的函数；和(b)确定经过遍及编码区的密码子的总周期计数；其中所述经过遍及编码区的密码子的总周期计数与蛋白质产量相关。2.一种用于预测基因翻译的蛋白质产量的方法，所述方法包括：(a)确定在编码蛋白质的mRNA的编码区中每个密码子处的核糖体等待时间，包括确定在每个密码子处的周期数，其中所述周期数是tRNA丰度、核糖体移位量级和来自mRNA与核糖体的3'端rRNA尾巴之间结合的力的函数；(b)绘制翻译瓶颈图，其中所述图包含这样的值，所述值包含在大小为N个密码子的滑动窗口内的周期总和；和(c)确定翻译瓶颈图中的最大总和；其中所述翻译瓶颈图中的最大总和与蛋白质产量相关。3.一种用于预测基因翻译的蛋白质产量的方法，所述方法包括：(a)确定在编码蛋白质的mRNA的编码区中每个密码子处的核糖体等待时间，包括确定在每个密码子处的周期数，其中所述周期数是tRNA丰度、核糖体移位量级和来自mRNA与核糖体的3'端rRNA尾巴之间结合的力的函数；和(b)进行蛋白质翻译模拟以确定在多个周期内完成翻译的核糖体的量；其中所述在多个周期内完成翻译的核糖体的量与蛋白质产量相关。4.一种用于增加基因翻译蛋白质产量的方法，所述方法包括：(a)进行根据权利要求1～3中任一项所述的用于预测基因翻译的蛋白质产量的方法，和(b)在改变所述力和/或所述等待时间的同时使用保留蛋白质氨基酸序列的同义密码子修改密码子；其中所述基因翻译的蛋白质产量增加。5.根据权利要求4所述的方法，其中步骤4(b)包括修改密码子，使得核糖体等待时间减少。6.根据权利要求4或5中任一项所述的方法，其中通过选择基本相等于所述基因种类角的所述基因相位角，使所述核糖体移位量级最小化。7.一种用于降低基因翻译蛋白质产量的方法，所述方法包括：(a)进行根据权利要求1～3中任一项所述的用于预测基因翻译的蛋白质产量的方法，和(b)在改变所述力和/或所述等待时间的同时使用保留蛋白质氨基酸序列的同义密码子修改密码子；其中所述基因翻译的蛋白质产量降低。8.根据权利要求7的方法，其中步骤7(b)包括修改密码子，使得核糖体等待时间增加。9.一种用于预测蛋白质聚集的方法，所述方法包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯科特·科尔·乌，唐纳德·L·比策，
申请(专利权)人：北卡罗来纳州立大学，
类型：发明
国别省市：美国,US