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摘要：密碼子優化是基因表達優化的關鍵步驟之一。其中涉及 mRNA 二級結構、稀有密碼子、核糖體結合位點等關鍵因素。簡單說，基因能否順利表達蛋白與稀有密碼子含量、mRNA 結構是否阻礙翻譯有很大關系。德泰開發的生物信息學軟MaxCodonTM 經過近千個項目實踐的優化，可以幾乎完美地優化這些關鍵因素，為蛋白表達提供堅實基礎。基因表達優化還包括載體，表達系統特異性，表達條件優化。
密碼子優化
密碼子優化涉及的優化點可以從基因合成、載體構建、基因轉錄、mRNA 翻譯、翻譯后修飾等過程中提取，目的只有一個，就是便于相關過程的高效達成。以下是部分優化內容:

特定功能的Motif
許多 motif 在基因表達過程中承擔著重要的角色，隨著研究的不斷開展，功能性 motif 也在不斷被發現，我們會將其不斷地添加到南京德泰生物的密碼子優化工具中。舉例如下:

• TATA 框：是構成真核生物的啟動子元件之一，位于轉錄起始點上游-30bp 處，它可以保證轉錄的正確定位。

• SD 序列: 作為原核表達的核糖體綁定位點，是翻譯必不可少的信號。

• Kozak 序列：真核生物中符合 Kozak 規則的基因，其轉錄及翻譯效率較好。

• Chi 序列：在原核生物中能夠增加自然重組的幾率，可能會影響人工重組蛋白的表達。

• 隱蔽剪切位點：真核生物中存在大量的隱蔽剪切位點（cryptic splice sites），一旦被激活，會造成 mRNA 的剪接偏離我們的預期。

仔細研究轉錄、翻譯的過程，并不斷閱讀基礎資料及最新研究進展，不斷搜集相關的 motif 模式，我們南京德泰生物在不斷完善密碼子優化算法。在載體設計上，我們要通盤考慮。當然，部分 motif 已經固化到了商業載體上了。

重復序列
重復序列過多，會增加基因合成的難度。反向互補序列也對 mRNA 二級結構有重要影響。

GC 含 量
相對于 AT 配對需要 2 個氫鍵，GC 配對是 3 個氫鍵，GC 含量直接影響著 PCR 退火溫度。在啟動子等保守區域 GC 含量相對較高。GC 含量也影響著 mRNA 熱力學穩定性及 mRNA 二級結構。

mRNA 二級結構
mRNA 二級結構是影響翻譯過程的重要因素，復雜穩定的二級結構會阻礙翻譯過程的順利進行，特別是核糖體綁定位點（RBS） 附近的二級結構。mRNA 的二級結構預測是一個復雜的過程，需要考慮堿基配對、自由能等多種因素，南京德泰生物的密碼子優化系統可以快速有效識別發卡（Hairpin）結構區并進行有效規避。

密碼子偏好性
不同物種的種屬之間，對同義密碼子的使用頻率是不同的。在外源基因的同義密碼子使用頻率與表達宿主相匹配的      情況下，外源基因的表達水平會顯著提高。常用密碼子適應指數（Codon Adaption Index）來表示。

限制性酶切位點
限制性酶切位點需要根據實際情況進行排除，以免與需要用到的酶切位點產生沖突，影響重組基因的操作。