Para peneliti di Universitas Kyoto dan RIKEN melaporkan bahwa sel manusia dapat mendeteksi kodon sinonim "non-optimal"—instruksi genetik tiga huruf alternatif yang menyandikan asam amino yang sama tetapi ditranslasikan dengan kurang efisien—dan secara selektif menekan mRNA yang bersangkutan. Dalam eksperimen yang dijelaskan di Science, tim tersebut mengidentifikasi protein pengikat RNA DHX29 sebagai komponen utama dari kontrol ekspresi gen yang bergantung pada kodon ini.
Gen manusia dibaca dalam unit nukleotida tiga huruf yang disebut kodon, yang mengarahkan sel untuk menambahkan asam amino tertentu saat membangun protein. Meskipun beberapa kodon dapat menyandikan asam amino yang sama, penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa kodon "sinonim" ini dapat berperilaku berbeda: beberapa dikaitkan dengan translasi yang lebih efisien dan stabilitas mRNA yang lebih besar, sementara yang lain—sering digambarkan sebagai non-optimal—ditranslasikan dengan kurang efisien dan lebih rentan terhadap degradasi.
Untuk menyelidiki bagaimana sel manusia merespons perbedaan ini, tim Universitas Kyoto–RIKEN yang dipimpin oleh Osamu Takeuchi dan Takuhiro Ito melakukan serangkaian eksperimen, dimulai dengan penyaringan CRISPR genom untuk mengidentifikasi pengatur ekspresi gen yang bergantung pada kodon. Penyaringan tersebut menunjuk DHX29, sebuah protein pengikat RNA, sebagai faktor kunci.
Pengurutan RNA lanjutan menunjukkan bahwa ketika DHX29 tidak ada, mRNA yang diperkaya dengan kodon non-optimal meningkat jumlahnya, yang konsisten dengan peran DHX29 dalam menekan atau mendestabilisasi pesan-pesan tersebut. Para peneliti juga menggunakan mikroskopi krio-elektron untuk memvisualisasikan interaksi DHX29 dengan ribosom 80S, dan profil ribosom selektif menunjukkan bahwa DHX29 lebih sering dikaitkan dengan ribosom yang mendekode kodon non-optimal.
Analisis proteomik tambahan yang dilaporkan oleh tim menemukan bahwa DHX29 merekrut kompleks GIGYF2•4EHP, yang dapat menekan translasi mRNA target. Dalam pernyataan yang dirilis bersama temuan tersebut, salah satu penulis korespondensi Masanori Yoshinaga mengatakan hasil tersebut menunjukkan hubungan molekuler langsung antara pemilihan kodon sinonim dan kontrol ekspresi gen dalam sel manusia.
Karya tersebut, yang diterbitkan di Science dengan judul "Human DHX29 detects nonoptimal codon usage to regulate mRNA stability," menambah bukti bahwa pemilihan kodon dapat berfungsi sebagai lapisan regulasi yang memengaruhi output gen, dan para peneliti mengatakan mereka berencana untuk meneliti lebih lanjut bagaimana mekanisme ini beroperasi dalam kondisi kesehatan dan penyakit.
