mRNA 序列设计TCRshows

粘贴目标蛋白或 CDS,在浏览器本地完成密码子优化、5′/3′UTR 选择与全长 mRNA 构建体装配,导出可直接送合成的 FASTA / GenBank。序列不上传,全部计算在你自己的设备上完成。

1目标蛋白

支持氨基酸序列与 DNA 编码序列,自动识别;FASTA 标题行会被忽略。终止密码子可留可不留。

示例:

2优化目标与约束

三个预设分别对应导出结果里的三个候选;调动滑块即切换到「自定义」。权重为 0 表示不参与优化。

硬约束——命中处会被同义替换清除,无法清除的列进报告。

一条 UTR 好不好取决于它接的是哪条 CDS:库里的孤立打分说明不了接缝处能否解开。开启后,先优化 CDS,再拿这条 CDS 去折每一条候选 UTR 重新排序,然后针对选中的 UTR 再做一轮 5′ 端精修——即「固定一侧优化另一侧」的交替方案。约 6 秒/候选。
注意:HBB、HBA1 这些之所以是行业默认,靠的是大量体内验证与已知行为,不是折叠分数。这里选出的是「按本工具的两个模型打分更优」的候选,不等于可以直接替换掉经过验证的 UTR——把它当作值得实验去比一比的线索。

对前 12 个密码子做含真实折叠的退火,让起始密码子区尽量解开。实测起始区综合分相对不做精修平均改善:快速 +8.3、标准 +10.6、彻底 +10.2 kcal/mol——500 步已经到顶,再加预算换不到东西。

需要清除的限制性酶切位点(用于后续克隆与线性化)

3UTR 与调控元件

UTR 库来自 NCBI MANE Select 的人类规范转录本,由 CDS 注释精确切分。标「文献常用」的是 mRNA 药物文献里反复出现的那批(β-珠蛋白 HBB、α-珠蛋白 HBA1/2、TLE5 等),其余按 GTEx 中位表达量排序。每条实时按 uAUG / uORF、ARE、miRNA 种子打分;5′UTR 另给 MRL(预测平均核糖体载量,模型训练区间 25–100 nt,超出者标 ? 表示外推)。

5′UTR

加载中…

3′UTR

加载中…

在 3′UTR 中插入 miRNA 靶位点做组织去靶(可多选,各插入 2 拷贝)

4构建体与 IVT

这些选项只影响装配与校验,不参与密码子优化。启动子只写到 -1 位,转录本的 +1 位就是 5′UTR 的首字母——加帽方式校验的正是它。

关于本工具的能力边界。二级结构用 Turner 2004 参数的 Zuker 算法在本地精确折叠,半衰期用 DegScore 2.1 预测——两者都对齐过各自上游实现的参考值。但有两点必须说清楚:其一,全长 mRNA 的精确折叠代价是 O(n³),浏览器里跑不动,所以 ΔG 曲线与半衰期走的是 100 nt 滑窗局部折叠(RNAplfold 的做法),跨越上千碱基的长程配对不在其中;只有起始区那一段是整段精确折叠的。其二退火过程本身仍由序列层面的代理指标驱动(CAI、GC、尿苷、CpG),结构只在最后的「5′ 端结构精修」里真正参与,以及在记分卡上如实报告——把折叠放进退火内循环需要线性时间折叠器,不在本版范围内。因此「稳定优先」这个预设的名字指的是它的优化目标,不是它的折叠自由能一定最低。其三,DegScore 的降解速率是逐位分值之和、随长度线性增长,而模型标定在 ~100 nt 的构建体上,所以这里主报长度无关的「每 nt 分值」,半衰期按模型自身的 100 nt 尺度换算后给出——用于候选之间横向比较,不要当成这条 mRNA 在细胞里的绝对寿命。其四,MRL 模型是我们用 GEO GSE114002 的随机 5′UTR MPRA 数据自训的 CNN(3×Conv1D,52 万参数,int8 量化后在页内推理,不依赖任何运行时)。上线的变长版留出集 R²=0.771,对天然人类 5′UTR R²=0.740、Spearman=0.805。同一架构在已发表 CNN 用的定长 50-mer 库上按同样协议评测得 R²=0.892(已发表值 ≈0.93),说明实现是对的。但它仍只是相关性模型:不要当成核糖体载量的绝对预测,训练区间是 25–100 nt,库里 225 条 5′UTR 有 75 条超出该范围、界面以 ? 标注为外推。其五,MRL 训练自单一细胞系、单一条件下的 MPRA,所以任何随条件变化的调控它都看不见——最典型的是 5′TOP 基序(核糖体蛋白基因的 5′UTR 几乎都带),它介导 mTOR 依赖的翻译抑制,在 mTOR 抑制剂用药或肿瘤微环境的营养/缺氧胁迫下会让 mRNA 被选择性关闭,而在 MPRA 里毫无体现。此类 UTR 界面已单独标注 5′TOP,请结合用药场景判断;训练区间是 25–100 nt,库里 225 条 5′UTR 有 75 条超出该范围,界面上以 ? 标注为外推。而且训练构建体的下游 CDS 是恒定的 eGFP,所以模型只反映 UTR 自身性质,接缝效应由折叠那一侧补上。所有结果仅供研究用途,UTR 序列的知识产权状态请自行核实后再用于产品开发。

数据来源:密码子使用表来自 NCBI MANE Select(人类规范转录本)与 Kazusa CUTG;高表达加权口径叠加 GTEx v8 中位 TPM。UTR 库由 MANE Select 转录本的 CDS 注释精确切分而来。