vavilovВавиловский журнал генетики и селекцииVavilov Journal of Genetics and Breeding2500-3259Institute of Cytology and Genetics of Siberian Branch of the RASvavilov-320Research ArticleСтатьиArticlesELOE – ВЕБ-ПРИЛОЖЕНИЕ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭЛОНГАЦИИ ТРАНСЛЯЦИИ ГЕНОВELOE: A WEB APPLICATION FOR ESTIMATION OF GENE TRANSLATION ELONGATION EFFICIENCYСоколовВ. С.SokolovV. S.sokovlad1@bionet.nsc.ruЗураевБ. С.ZuraevB. S.sokovlad1@bionet.nsc.ruЛашинС. А.LashinS. A.sokovlad1@bionet.nsc.ruМатушкинЮ. Г.MatushkinYu. G.sokovlad1@bionet.nsc.ruФедеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск, РоссияРоссияInstitute of Cytology and Genetics SB RAS, Novosibirsk, RussiaRussian FederationФедеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Новосибирск, РоссияРоссияInstitute of Cytology and Genetics SB RAS, Novosibirsk, Russia Novosibirsk National Research State University, Novosibirsk, RussiaRussian Federation201422012015184/2904909Copyright © Соколов В.С., Зураев Б.С., Лашин С.А., Матушкин Ю.Г., 20152015Соколов В.С., Зураев Б.С., Лашин С.А., Матушкин Ю.Г.Sokolov V.S., Zuraev B.S., Lashin S.A., Matushkin Y.G.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vavilov.elpub.ru/jour/article/view/320

Многие современные исследования изучают важную характеристику гена – эффективность его экспрессии. Как известно, она определяется на уровнях транскрипции, трансляции, посттрансляционной модификации и др. В работе представлена программа EloE (Elongation Efficiency), сортирующая гены организма в порядке уменьшения их предполагаемой скорости элонгации трансляции на основе анализа их нуклеотидных последовательностей. Полученные теоретические данные достоверно коррелируют с доступными экспериментальными данными по экспрессии генов различных организмов, например S. cerevisiae и H. pylori. Также программа выявляет предпочтительные кодоны в геноме организма и строит распределение стабильности потенциальных вторичных структур в районах 5´- и 3´-концов мРНК. Программа может быть использована для предварительной оценки уровня экспрессии генов исследуемого организма, экспериментальные данные для которого еще не доступны. Результаты работы EloE могут быть переданы в сторонние программные инструменты, которые моделируют искусственные генетические конструкции для генно-инженерных экспериментов.

Expression efficiency is one of major characteristics of genes considered in a number of modern investigations. It is known that gene expression efficiency in an organism is regulated at many stages: transcription, translation, posttranslational protein modification, and others. In this study, a special EloE (Elongation Efficiency) web application is described. It sorts genes in an organism in the order of decreasing theoretical rate of the elongation stage of translation deduced from their nucleotide sequences. The predictions done in this way show a significant correlation with available experimental data on gene expression in various organisms, for instance, S. cerevisiae and H. pylori. In addition, the program identifies preferential codons in a genome and defines the distribution of stability of potential secondary structures in 5′ and 3′ regions of mRNA. EloE can be useful in preliminary estimation of translation elongation efficiency of genes in organisms for which experimental data are not available yet. Some results can be used, for instance, in other programs modeling artificial genetic constructs in gene engineering experiments.

индекс эффективности элонгациивеб-приложениеэффективность трансляциивторичные структурыelongation efficiency indexweb applicationtranslation efficiencysecondary structuresРФФИ, государственный контракт № 1/223-114, бюджетный проект № VI.61.1.2ReferencesЛихошвай В.А., Матушкин Ю.Г. Предсказание эффективности экспрессии генов по их нуклеотидному составу // Молекулярная биология. 2000. Т. 34. № 3. С. 406–412.Лихошвай В.А., Матушкин Ю.Г. Предсказание эффективности экспрессии генов по их нуклеотидному составу // Молекулярная биология. 2000. Т. 34. № 3. С. 406–412.Матушкин Ю.Г. и др. Эффективность элонгации генов дрожжей кореллирует с плотностью нуклеосомной упаковки в 5´-нетранслируемом районе // Математическая биология и биоинформатика. 2013. Т. 8. № 1. С. 248–257.Матушкин Ю.Г. и др. Эффективность элонгации генов дрожжей кореллирует с плотностью нуклеосомной упаковки в 5´-нетранслируемом районе // Математическая биология и биоинформатика. 2013. Т. 8. № 1. С. 248–257.Bennetzen J.L., Hall B.D. Codon selection in Yeast // J. Biol. Chem. 1982. V. 257. No. 6. Р. 3026–3031.Bennetzen J.L., Hall B.D. Codon selection in Yeast // J. Biol. Chem. 1982. V. 257. No. 6. Р. 3026–3031.Eck S., Stephan W. Determining the relationship of gene expression and global mRNA stability in Drosophila melanogaster and Escherichia coli using linear models // Gene. 2008. V. 424. No. 1. Р. 102–107.Eck S., Stephan W. Determining the relationship of gene expression and global mRNA stability in Drosophila melanogaster and Escherichia coli using linear models // Gene. 2008. V. 424. No. 1. Р. 102–107.Hofacker I.L. Vienna RNA secondary structure server // Nucleic acids research. 2003. V. 31. No. 13. Р. 3429–3431.Hofacker I.L. Vienna RNA secondary structure server // Nucleic acids research. 2003. V. 31. No. 13. Р. 3429–3431.Ikemura T. Correlation between the abundance of Escherichia coli transfer RNAs and the occurrence of the respective codons in its protein genes: a proposal for a synonymous codon choice that is optimal for the E. coli system // J. Molecular Biology. 1981. V. 151. No. 3. Р. 389–409.Ikemura T. Correlation between the abundance of Escherichia coli transfer RNAs and the occurrence of the respective codons in its protein genes: a proposal for a synonymous codon choice that is optimal for the E. coli system // J. Molecular Biology. 1981. V. 151. No. 3. Р. 389–409.Likhoshvai V.A., Matushkin Y.G. Differentiation of singlecell organisms according to elongation stages crucial for gene expression effi cacy // FEBS letters. 2002. V. 516. No. 1. Р. 87–92.Likhoshvai V.A., Matushkin Y.G. Differentiation of singlecell organisms according to elongation stages crucial for gene expression effi cacy // FEBS letters. 2002. V. 516. No. 1. Р. 87–92.Lopinski J.D., Dinman J.D., Bruenn J.A. Kinetics of ribosomal pausing during programmed–1 translational frameshifting // Mol. Cell. Biol. 2000. V. 20. No. 4. Р. 1095–1103.Lopinski J.D., Dinman J.D., Bruenn J.A. Kinetics of ribosomal pausing during programmed–1 translational frameshifting // Mol. Cell. Biol. 2000. V. 20. No. 4. Р. 1095–1103.McLachlan A.D., Staden R., Boswell D.R. A method for measuring the non-random bias of a codon usage table // Nucleic acids research. 1984. V. 12. No. 24. Р. 9567–9575.McLachlan A.D., Staden R., Boswell D.R. A method for measuring the non-random bias of a codon usage table // Nucleic acids research. 1984. V. 12. No. 24. Р. 9567–9575.Sharp P.M., Li W.H. An evolutionary perspective on synonymous codon usage in unicellular organisms // Journal molecular evolution. 1986. V. 24. No. 1-2. Р. 28–38.Sharp P.M., Li W.H. An evolutionary perspective on synonymous codon usage in unicellular organisms // Journal molecular evolution. 1986. V. 24. No. 1-2. Р. 28–38.Sokolov V.S., Likhoshvai V.A., Matushkin Y.G. Gene expression and secondary mRNA structures in different Mycoplasma species // Russian Journal Genetics: Applied Research. 2014. V. 4. No. 3. Р. 208–217.Sokolov V.S., Likhoshvai V.A., Matushkin Y.G. Gene expression and secondary mRNA structures in different Mycoplasma species // Russian Journal Genetics: Applied Research. 2014. V. 4. No. 3. Р. 208–217.Takyar S., Hickerson R.P., Noller H.F. mRNA helicase activity of the ribosome // Cell. 2005. V. 120. No. 1. Р. 49–58.Takyar S., Hickerson R.P., Noller H.F. mRNA helicase activity of the ribosome // Cell. 2005. V. 120. No. 1. Р. 49–58.Thanaraj T.A., Argos P. Ribosome-mediated translational pause and protein domain organization // Protein Science. 1996. V. 5. No. 8. Р. 1594–1612.Thanaraj T.A., Argos P. Ribosome-mediated translational pause and protein domain organization // Protein Science. 1996. V. 5. No. 8. Р. 1594–1612.Vladimirov N.V., Likhoshvai V.A., Matushkin Y.G. Correlation of codon biases and potential secondary structures with mRNA translation effi ciency in unicellular organisms // Molecular Biology. 2007. V. 41. No. 5. Р. 843–850.Vladimirov N.V., Likhoshvai V.A., Matushkin Y.G. Correlation of codon biases and potential secondary structures with mRNA translation effi ciency in unicellular organisms // Molecular Biology. 2007. V. 41. No. 5. Р. 843–850.Zuker M. Mfold web server for nucleic acid folding and hybridization prediction // Nucleic acids research. 2003. V. 31. No. 13. Р. 3406–3415.Zuker M. Mfold web server for nucleic acid folding and hybridization prediction // Nucleic acids research. 2003. V. 31. No. 13. Р. 3406–3415.Zuker M., Mathews D.H., Turner D.H. Algorithms and thermodynamics for RNA secondary structure prediction: a practical guide // RNA biochemistry and biotechnology. Springer Netherlands, 1999. Р. 11–43.Zuker M., Mathews D.H., Turner D.H. Algorithms and thermodynamics for RNA secondary structure prediction: a practical guide // RNA biochemistry and biotechnology. Springer Netherlands, 1999. Р. 11–43.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.