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2021．03
如何做好基因合成中的序列優化
為什麼要進行序列優化？ 因應科研或是工業的需求，蛋白質表達已經成為不可或缺的技術之一，蛋白質表達系統有細菌系統(例如：E. coli.)、細胞系統兩種(例如：HEK293 cell)...等等，但當我們想要表達的蛋白質本身並不是這兩個系統原生的蛋白質時，我們就必須針對外源性基因進行序列上的優化使其在選用的蛋白質表達系統中能順利與大量的產生目標蛋白質，這種方式我們稱之為 "序列優化"。很多科學家在進行蛋白質表達實驗時往往都會著重於表達載體與表達系統的選擇，而卻忽略基因序列是否可以與表達系統有很好的配對而導致蛋白質表達量不佳甚至無法表達的狀況，因此序列優化在蛋白質表達技術中是非常重要的一個環節。圖爾思在下面會替大家整理進行序列優化需要注意的事項與解決方案：
務必去除稀有的密碼子 :
遺傳密碼子總共有64種，但每個物種常拿來使用的密碼子皆不相同，這些常用的密碼子我們稱之為常用密碼子，相反的，那些不常被使用的密碼子則稱為稀有密碼子，所以當我們選定表達系統後，於序列優化上我們必須將原有的稀有密碼子改變成該表達系統的常用密碼子 來提升蛋白質的表達量與成功率。一般來說若蛋白質的N端出現稀有密碼子或是連續三個稀有密碼子，蛋白質的轉譯速度就會大幅下降。序列中GC含量必須要調整 :
根據文獻的研究，序列中的GC含量也是影響蛋白質表達的關鍵因素之一，每個物種中的GC含量皆不相同，因此於序列優化中我們必須根據所選的表達系統所喜愛的GC含量進行序列調整，並不是GC多或是少就比較好，而是要調整成蛋白質表達系統所喜愛的GC含量。增加mRNA的穩定性 :
mRNA的穩定性一定程度的影響蛋白質量的表達，若序列所轉錄出來的mRNA穩定性不足，則後續參與轉錄的mRNA就少，表達的蛋白質量就低，但要穩定mRNA意謂著要增加mRNA的GC含量，因此魚與熊掌實在難以兼得，這也是目前序列優化研究中必須要克服的問題。降低mRNA的二級結構 :
mRNA的二級結構會影響參與轉錄的酵素的結合，造成轉錄的速度與效率降低，因此進行序列優化時我們一般會盡量避免mRNA二節結構的產生。
其他 :
蛋白質的表達是一個非常深奧的課題，太多的因素都會影響其表達效率，包含：密碼子的重複、轉錄酵素結合位置、起始密碼子、終止密碼子等...因此序列優化還需要考量這些因素。
以上，為圖爾思為大家整理出來的幾個於序列優化比較重要的部分。當然，把基因合成交給我們也是一個最佳的選擇。
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