[发明专利]用于优化异源蛋白质生产的核糖体动力学建模

权利要求书

1.一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，其中确定每个密码子处的周期数包括使用与拾取或不拾取aa-tRNA的概率卷积的步长函数计算每个密码子处的核糖体移位，其中步长函数计算为当前核糖体移位处的力乘以步长常数dT，其中计算核糖体移位以概率周期重复直到核糖体已经拾取了aa-tRNA，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，其中确定每个密码子处的周期数包括使用与拾取或不拾取aa-tRNA的概率卷积的步长函数计算每个密码子处的核糖体移位，其中步长函数计算为当前核糖体移位处的力乘以步长常数dT，其中计算核糖体移位以概率周期重复直到核糖体已经拾取了aa-tRNA，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，其中确定每个密码子处的周期数包括使用与拾取或不拾取aa-tRNA的概率卷积的步长函数计算每个密码子处的核糖体移位，其中步长函数计算为当前核糖体移位处的力乘以步长常数dT，其中计算核糖体移位以概率周期重复直到核糖体已经拾取了aa-tRNA，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(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(b)包括修改密码子，使得核糖体等待时间增加。