Abstract
Heterologous expression of genes requires their adaptation to the host organism to achieve adequate protein synthesis rates. Typically codons are adjusted to resemble those seen in highly expressed genes of the host organism which lacks a deeper understanding of codon optimality. The codon-specific elongation model (COSEM) identifies optimal codon choices by simulating ribosome dynamics during mRNA translation. COSEM is used in combination with machine learning techniques to predict protein abundance and to optimize codon usage.
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Literatur
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Trösemeier J, Rudorf S, Loessner H et al. (2019) Optimizing the dynamics of protein expression. Sci Rep 9:7511
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Danksagung
Wir danken unseren Kooperationspartnern und den Mitarbeitern des Paul-Ehrlich-Instituts sowie des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung für die fruchtbare Zusammenarbeit, weiterhin der Adolf-Messer-Stiftung für die finanzielle Unterstützung des Projektes.
Jan-Hendrik Trösemeier 2007–2012 Physikstudium an der Universität Göttingen und am Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation, Göttingen. Bis 2016 Promotion an der Universität Frankfurt a. M. und am Paul-Ehrlich-Institut, Langen, bei Prof. Dr. I. Koch. Seit 2016 Entwickler in der Intel Deutschland GmbH.
Sophia Rudorf 2004–2009 Physikstudium an der Universität Potsdam, der University of California, USA, und der LMU München. 2015 Promotion am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung, Potsdam, bei Prof. Dr. R. Lipowsky. Seither dort Gruppenleiterin in der Abteilung für Theorie und Bio-Systeme.
Holger Lößner 1990–1996 Biochemiestudium an der HU Berlin. 2003 Promotion am Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie, Berlin. 2002–2008 Postdoc am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung, Braunschweig. Seit 2008 Wissenschaftler und Assessor am Paul-Ehrlich-Institut, Langen.
Benjamin Hofner 2002–2008 Statistikstudium an der LMU München. 2011 Promotion an der LMU München. 2018 Habilitation im Fach Biostatistik an der Universität Erlangen-Nürnberg. Seit 2016 Wissenschaftler und Assessor und seit 2019 Leiter des Fachgebiets Biostatistik am Paul-Ehrlich-Institut, Langen.
Christel Kamp 1994–1999 Physikstudium an der Universität Münster. 2002 Promotion über die Dynamik komplexer biologischer Systeme an der Universität Kiel. 2019 Habilitation im Fach Bioinformatik an der Universität Frankfurt a. M.
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Trösemeier, JH., Rudorf, S., Lößner, H. et al. Modellentwicklung und maschinelles Lernen erhöhen die Proteinausbeute. Biospektrum 26, 262–264 (2020). https://doi.org/10.1007/s12268-020-1369-3
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