استخدام الكودونات

في هذا المثال، نقوم بتحليل تسلسل جين GFP (بروتين فلوري أخضر) والذي يبلغ طوله 720 نيوكليوتيداً (240 كودوناً، بما في ذلك كودون التوقف TGA). تظهر النتائج توزيع الكودونات في هذا الجين. بما أن الجين الأصلي من قنديل البحر (كائن حقيقي النواة)، فإن استخدامه للكودونات يختلف عن البكتيريا مثل E. coli. على سبيل المثال، نجد أن كودونات مثل AGG (أرجينين) وCGG (أرجينين) نادرة في E. coli ولكنها قد تكون شائعة في قنديل البحر. تقوم الحاسبة بحساب التكرارات: على سبيل المثال، كودون ATG (ميثيونين) يظهر مرة واحدة في البداية (أي تكرار = 1، تردد نسبي = 1/240 ≈ 0.0042). الحمض الأميني ليسين (Lys) له كودونان: AAA وAAG. في التسلسل، قد نجد أن AAA يظهر 6 مرات وAAG يظهر 4 مرات، مما يعطي RSCU لـ AAA = (6)/((6+4)/2) = 6/5 = 1.2 (أكثر من المتوقع)، وRSCU لـ AAG = 4/5 = 0.8 (أقل من المتوقع). هذا يعني أن الجين يفضل AAA على AAG. بالمقارنة مع E. coli التي تفضل أيضاً AAA (حيث RSCU لـ AAA ≈ 1.5 في الجينات عالية التعبير)، فإن هذا الجين مناسب جزئياً. ولكن الكودونات الأخرى مثل GCG (ألانين) قد تكون نادرة في E. coli ولكنها تظهر بنسبة متوسطة في GFP. لتقييم الانحياز الكلي، تحسب الحاسبة مؤشر تكيف الكودون (CAI) باستخدام مجموعة مرجعية من جينات E. coli عالية التعبير. إذا كانت قيمة CAI قريبة من 1، فهذا يعني أن الجين متكيف جيداً مع البكتيريا. في حالة GFP الأصلي، يكون CAI غالباً حوالي 0.2-0.3، مما يشير إلى ضعف التكيف. لذلك، غالباً ما يتم تعديل تسلسل GFP (تحسين الكودونات) لزيادة التعبير في E. coli بإدخال كودونات مفضلة مثل CCG للبرولين بدلاً من CCT. تسمح لنا الحاسبة بتحليل هذه التعديلات وتأثيرها على الانحياز.

في هذا المثال، نقوم بمقارنة جين الأنسولين البشري (حوالي 333 نيوكليوتيداً، 111 كودوناً) مع جين الأنسولين في الفأر (نفس الطول تقريباً). على الرغم من أن التسلسلين متشابهان (حوالي 80% تماثل)، إلا أن استخدام الكودونات يختلف بسبب الانتقاء التطوري وخلفية الكائن. تقوم الحاسبة بحساب توزيع الكودونات لكل جين. على سبيل المثال، الحمض الأميني لين (Leu) له 6 كودونات: TTA, TTG, CTT, CTC, CTA, CTG. في الإنسان، قد يكون CTG هو الكودون الأكثر شيوعاً (RSCU > 1.5)، بينما في الفأر، قد يكون TTA أكثر شيوعاً نسبياً. بتحليل الجين البشري، نجد أن كودون CTG يظهر 6 مرات من أصل 12 كودون لين، مما يعطي RSCU = 6/(12/6) = 6/2 = 3 (انحياز قوي). أما في الفأر، فقد يظهر CTG 4 مرات فقط، وTTA 3 مرات، مما يعطي RSCU لـ CTG = 4/2 = 2، ولـ TTA = 3/2 = 1.5. هذا يشير إلى أن الإنسان يفضل CTG بقوة أكبر من الفأر. أيضاً، الحمض الأميني سير (Ser) له 6 كودونات: TCT, TCC, TCA, TCG, AGT, AGC. في الجين البشري، قد نجد أن AGC هو الأكثر شيوعاً، بينما في الفأر قد يكون TCT هو الأكثر شيوعاً. هذه الفروقات تعود إلى الاختلافات في محتوى GC بين الكائنين (الإنسان حوالي 40% GC، الفأر حوالي 42% GC). توفر الحاسبة أيضاً معلومات عن محتوى GC لكل كودون. كما يمكن حساب مؤشر CAI لكل جين باستخدام مجموعة مرجعية من الجينات عالية التعبير لكل كائن حي. على سبيل المثال، CAI للجين البشري قد يكون 0.8 (مرتفع، متكيف مع الإنسان)، بينما للفأر قد يكون 0.7. وهذا يدل على أن كل جين متكيف مع كائنه المضيف. عند التعبير المتقاطع (مثل إنتاج الأنسولين البشري في البكتيريا)، يكون CAI منخفضاً جداً (حوالي 0.3)، مما يستدعي تحسين الكودونات.