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EvoCodon:在 Komagataella phaffii 上学习的基因组密码子模型

2026 年 6 月 28 日

一个自研的、在公共 K. phaffii 基因组上训练的密码子模型——复现宿主特异性的密码子节奏,超越基于频率的方法,并与其它候选用同一张记分卡竞争。

密码子优化的默认方法是频率:统计 K. phaffii 在每个位置上使用各同义密码子的频率,然后每个位置都选最高频的。这是 max-CAI 优化背后的逻辑,也是一个已知的失败模式。一条由最高频密码子构建的序列,翻译上可能很差——它忽略了真实宿主基因组所呈现的密码子选择节奏

EvoCodon 是我们为 Komagataella phaffii 自研的基因组学习密码子模型。在公共 K. phaffii 基因组上训练,它学习宿主特异性的密码子节奏——密码子选择沿转录本变化的方式,这是单纯的频率表无法捕捉的。

超越频率

基于频率的方法把密码子选择坍缩成一张查找表:每种氨基酸一个首选密码子。EvoCodon 建模的是宿主实际使用密码子的序列层面结构——%MinMax 节奏、密码子对偏好、区域变异。结果是一条更像宿主转录本、而非最高频拼凑的候选。

众多候选中的平等一员

EvoCodon 的候选进入同一组候选池:与均匀设计、宿主加权设计、GC 平衡设计一同竞争。它们都在同一张四维记分卡上竞争——可制造性、宿主相似性、5′ 起始、蛋白可开发性。学习得到的候选不自动夺冠。它的排名反映数据,与竞争者并排可见。

这是刻意的。一个总是把自己输出推上冠军的模型,就是说服,不是出处。EvoCodon 靠在相同条件下可检视来赢得位置。

基因组来源且可解释

EvoCodon 在公共 K. phaffii 基因组上训练。它的宿主相似性贡献用密码子使用与 %MinMax 节奏度量——基因组来源的信号,拒绝天真的 max-CAI 过度优化的退化。模型提出候选;记分卡评判它。

参考文献

EvoCodon 在公共 K. phaffii 基因组上训练,与下列基于频率的方法对照——每一条都是真实、可引用的来源。

  1. Sharp PM, Li WH. The codon Adaptation Index — a measure of directional synonymous codon usage bias, and its potential applications. Nucleic Acids Res, 1987. PMID:3547335
  2. Gustafsson C, et al. Codon bias and heterologous protein expression. Trends Biotechnol, 2004. PMID:15245907
  3. Zha J, et al. Advances in Metabolic Engineering of Pichia pastoris Strains as Powerful Cell Factories. J Fungi (Basel), 2023. PMID:37888283
范围。 EvoCodon 产出一条宿主感知的密码子候选。它是 Kairos 干法设计排序的一部分,非表达量/titer 预测。不发布任何绝对模型精度数字——候选由记分卡评判,而非血统。