분류
2026년 2월
작성일
2025.10.12
수정일
2025.10.13
작성자
김정무
조회수
95

A Deep Learning Framework for Multi-x-objective Codon Optimization Integrating Protein Expression and mRNA Stability

Codon optimization is the process of redesigning mRNA sequences to improve gene expression efficiency in a given host organism. It plays a crucial role in recombinant protein production and therapeutic mRNA design, where both translation efficiency and structural stability determine the final level of protein expression. However, conventional optimization approaches often rely on predefined codon usage tables or heuristic rules, making it difficult to achieve a consistent balance between expression efficiency and mRNA stability across diverse organisms. To address this limitation, this study presents a deep learning framework for codon optimization that aims to enhance both protein expression and mRNA stability. The framework, combining Transformer and 1D CNN architectures with a joint loss function to balance these two biological x-objectives, formulates codon optimization as a sequence optimization task that learns to generate biologically efficient mRNA sequences from amino acid inputs. This balanced optimization enables rational and data-driven gene design, providing a robust computational approach for improving translational performance and structural robustness. Ultimately, the proposed framework has the potential to maximize protein expression while maintaining mRNA stability, offering a scalable foundation for advanced therapeutic mRNA and synthetic biology applications.

학위연월
2026년 2월
지도교수
송길태
키워드
codon optimization, transformer, 1D CNN, joint loss, protein expression
소개 웹페이지
https://sites.google.com/pusan.ac.kr/jeongmukim
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