Многопараметрическая оптимизация РНК и кодонов: стандартизированный инструмент для оценки и повышения аутологичной экспрессии генов млекопитающих

Аутологичная экспрессия рекомбинантных человеческих белков в клетках человека для биомедицинских исследований и разработки продуктов часто ограничивается низким уровнем экспрессии, что препятствует последующему структурному и функциональному анализу. После оптимизации РНК и кодонов все 50 генов-кандидатов, представлявших пять классов человеческих белков — факторы транскрипции, субъединицы рибосом и полимераз, протеинкиназы, мембранные белки и иммуномодуляторы, — демонстрировали стабильную экспрессию, причем у 86% генов уровень экспрессии повышался. Анализ трех репрезентативных примеров не выявил отрицательного влияния на растворимость белков, а сохранение функциональности было продемонстрировано для JNK1, JNK3 и CDC2 с использованием оптимизированных конструкций. Молекулярный анализ трансгена с оптимизированной последовательностью выявил положительные эффекты на уровнях транскрипции, трансляции и стабильности мРНК. Поскольку повышение экспрессии воспроизводилось в клетках HEK293T, CHO и насекомых, оно не ограничивалось отдельными системами клеток млекопитающих. Кроме того, оптимизированные гены представляют собой мощный инструмент функциональной геномики, что было продемонстрировано успешным восстановлением экспрессии после опосредованного малой интерферирующей РНК (siRNA) нокдауна с использованием соответствующего гена с оптимизированной последовательностью. Это первое широкомасштабное исследование, посвященное влиянию многопараметрической оптимизации на аутологичную экспрессию человеческих белков.