摘要：密码子优化是基因表达优化的关键步骤之一。其中涉及 mRNA 二级结构、稀有密码子、核糖体结合位点等关键因素。简单说，基因能否顺利表达蛋白与稀有密码子含量、mRNA 结构是否阻碍翻译有很大关系。德泰开发的生物信息学软MaxCodonTM 经过近千个项目实践的优化，可以几乎完美地优化这些关键因素，为蛋白表达提供坚实基础。基因表达优化还包括载体，表达系统特异性，表达条件优化。
密码子优化
密码子优化涉及的优化点可以从基因合成、载体构建、基因转录、mRNA 翻译、翻译后修饰等过程中提取，目的只有一个，就是便于相关过程的高效达成。以下是部分优化内容:

特定功能的Motif
许多 motif 在基因表达过程中承担着重要的角色，随着研究的不断开展，功能性 motif 也在不断被发现，我们会将其不断地添加到南京德泰生物的密码子优化工具中。举例如下:

• TATA 框：是构成真核生物的启动子元件之一，位于转录起始点上游-30bp 处，它可以保证转录的正确定位。

• SD 序列: 作为原核表达的核糖体绑定位点，是翻译必不可少的信号。

• Kozak 序列：真核生物中符合 Kozak 规则的基因，其转录及翻译效率较好。

• Chi 序列：在原核生物中能够增加自然重组的几率，可能会影响人工重组蛋白的表达。

• 隐蔽剪切位点：真核生物中存在大量的隐蔽剪切位点（cryptic splice sites），一旦被激活，会造成 mRNA 的剪接偏离我们的预期。

仔细研究转录、翻译的过程，并不断阅读基础资料及最新研究进展，不断搜集相关的 motif 模式，我们南京德泰生物在不断完善密码子优化算法。在载体设计上，我们要通盘考虑。当然，部分 motif 已经固化到了商业载体上了。

重复序列
重复序列过多，会增加基因合成的难度。反向互补序列也对 mRNA 二级结构有重要影响。

GC 含 量
相对于 AT 配对需要 2 个氢键，GC 配对是 3 个氢键，GC 含量直接影响着 PCR 退火温度。在启动子等保守区域 GC 含量相对较高。GC 含量也影响着 mRNA 热力学稳定性及 mRNA 二级结构。

mRNA 二级结构
mRNA 二级结构是影响翻译过程的重要因素，复杂稳定的二级结构会阻碍翻译过程的顺利进行，特别是核糖体绑定位点（RBS） 附近的二级结构。mRNA 的二级结构预测是一个复杂的过程，需要考虑碱基配对、自由能等多种因素，南京德泰生物的密码子优化系统可以快速有效识别发卡（Hairpin）结构区并进行有效规避。

密码子偏好性
不同物种的种属之间，对同义密码子的使用频率是不同的。在外源基因的同义密码子使用频率与表达宿主相匹配的      情况下，外源基因的表达水平会显著提高。常用密码子适应指数（Codon Adaption Index）来表示。

限制性酶切位点
限制性酶切位点需要根据实际情况进行排除，以免与需要用到的酶切位点产生冲突，影响重组基因的操作。