昆虫共生菌沃尔巴克氏体(Wolbachia)的wsp基因密码子使用模式分析

沃尔巴克氏体(Wolbachia)主要感染昆虫等节肢动物,是一类革兰阴性共生细菌。为探讨昆虫纲共生菌Wolbachia的系统发育,研究Wolbachia基因组中进化速度较快的外膜蛋白基因wsp的密码子使用模式及影响因素,统计分析该基因的GC含量(GCall、GC1、GC2、GC3、GC3s)、有效密码子数(ENc)、相对同义密码子使用度(RSCU)等指标。结果显示:昆虫纲共生菌Wolbachia的wsp基因密码子偏好性均不强,昆虫纲不同目间共生菌Wolbachia的wsp基因碱基组成及ENc值差异较小;多数基因数据点沿标准曲线或在其附近分布,突变对碱基组成的影响较弱;18种由多个密码子编码的氨基酸中有11种氨基酸的偏好性密码子在昆虫纲7个目及对照蛛形纲1个目间均相同,有2种氨基酸的偏好性密码子在7个目间相同,这些密码子均以A/U结尾;供分析的140个wsp基因中仅编码6个半胱氨酸(Cys);对应分析中第1、第2向量轴贡献率均不高,分别为13.53%和12.49%,均与碱基组成(GC1、GC2、GC3)显著相关。综合各项分析认为,Wolbachia的wsp基因密码子偏好性不具有宿主分类特异性,密码子使用模式主要受碱基组成影响,而碱基组成主要受选择影响。     

柞蚕核型多角体病毒和家蚕核型多角体病毒的同义密码子使用模式分析

基因组中的基因和基因密码子组成不同使柞蚕核型多角体病毒(ApNPV)与家蚕核型多角体病毒(BmNPV)间不能交叉感染。通过计算有效密码子数(ENc)、相对同义密码子使用度(RSCU)、GC含量、GC3s含量、密码子适应指数(CAI),比较分析ApNPV和BmNPV同义密码子使用模式差异。ApNPV和BmNPV的密码子偏好性均较弱,但二者的ENc值和GC含量差异显著;除碱基组成外,还存在其它因素影响密码子使用模式,但各影响因素的贡献率均较低,在基于密码子使用频率的对应分析中BmNPV的第1、第2向量轴贡献率均低于ApNPV;ApNPV的基因表达水平与GC含量、GC3s含量以及ENc值极显著相关(r分别为0.418、0.735、-0.628,P=0.000),而BmNPV的基因表达水平只与GC3s含量呈弱相关(r=0.214,P=0.010)。分析结果显示,ApNPV和BmNPV的密码子偏好性虽均较弱,但同义密码使用模式及其影响因素存在差异。     

猪蛋白质二硫化物异构酶A4基因克隆及密码子偏好性分析

试验旨在研究猪蛋白质二硫化物异构酶(protein disulfide isomerase A4,PDIA4)基因的密码子使用特性及其与其他物种密码子使用的差异。试验以香猪子宫组织为试验材料,采用RT-PCR方法扩增获得猪PDIA4基因,参考从NCBI数据库中下载的18个不同物种PDIA4基因序列,对猪PDIA4基因的密码子使用特性及其与其他物种密码子的使用差异和进化关系进行分析,同时对猪PDIA4基因与4个模式生物密码子使用偏性进行比较。结果表明,猪PDIA4基因编码区长1 941 bp,共编码646个氨基酸。与NCBI数据库公布的野猪PDIA4基因(GenBank登录号:NM_001267834.1)的相似性达99%。猪PDIA4基因偏好使用G/C结尾的密码子,27种密码子为猪PDIA4基因的偏好密码子(RSCU>1),其中使用频率最高的前3个密码子分别为CTG(RSCU=3.69)、GCC(RSCU=2.31)和CGC(RSCU=2.29)。比较19个物种PDIA4基因发现,不同物种间PDIA4基因的有效密码子数(ENc)、密码子适应指数(CAI)、GC含量以及T、C、A、G、G+C在密码子第3位含量(T3s、C3s、A3s、G3s、GC3s)均存在差异,且密码子偏好以G/C结尾;聚类分析发现,基于CDS序列的系统进化树更符合19个物种的真实分类系统。在密码子使用频率上,猪PDIA4基因与小鼠基因组间密码子使用偏好程度更为接近,故小鼠更适合作为猪PDIA4基因的遗传转化和异源表达的受体系统。     

口蹄疫病毒VP1基因密码子偏好性分析

VP1蛋白是口蹄疫病毒(FMDV)的主要结构蛋白,可诱导机体产生中和抗体以及激发保护性免疫应答。为探究VP1基因密码子偏好性,筛选出其最佳体外表达系统,使用Visual Gene Developer、CodonW、GraphPad Prism等软件,对VP1基因进行密码子偏好性分析,同时将VP1基因密码子使用频率与大肠杆菌、毕赤酵母、昆虫杆状病毒和哺乳动物细胞表达系统作了比较。结果显示,VP1基因的CAI为0.21,ENC为55.43,GC3S为65.26%,表明该基因密码子使用偏好较弱并且密码子偏好以G/C碱基结尾。结合VP1基因与各表达系统密码子使用频率比值,发现其与昆虫杆状病毒表达系统频率比值差异最小且CAI最大,因此推断昆虫杆状病毒表达系统是FMDV VP1基因最适体外表达系统。本研究为FMDV亚单位疫苗研制等提供了技术基础。     

猪蛋白质二硫化物异构酶A4基因克隆及密码子偏好性分析

试验旨在研究猪蛋白质二硫化物异构酶(protein disulfide isomerase A4,PDIA4)基因的密码子使用特性及其与其他物种密码子使用的差异。试验以香猪子宫组织为试验材料,采用RT-PCR方法扩增获得猪PDIA4基因,参考从NCBI数据库中下载的18个不同物种PDIA4基因序列,对猪PDIA4基因的密码子使用特性及其与其他物种密码子的使用差异和进化关系进行分析,同时对猪PDIA4基因与4个模式生物密码子使用偏性进行比较。结果表明,猪PDIA4基因编码区长1 941 bp,共编码646个氨基酸。与NCBI数据库公布的野猪PDIA4基因(GenBank登录号:NM_001267834.1)的相似性达99%。猪PDIA4基因偏好使用G/C结尾的密码子,27种密码子为猪PDIA4基因的偏好密码子(RSCU1),其中使用频率最高的前3个密码子分别为CTG(RSCU=3.69)、GCC(RSCU=2.31)和CGC(RSCU=2.29)。比较19个物种PDIA4基因发现,不同物种间PDIA4基因的有效密码子数(ENc)、密码子适应指数(CAI)、GC含量以及T、C、A、G、G+C在密码子第3位含量(T3s、C3s、A3s、G3s、GC3s)均存在差异,且密码子偏好以G/C结尾;聚类分析发现,基于CDS序列的系统进化树更符合19个物种的真实分类系统。在密码子使用频率上,猪PDIA4基因与小鼠基因组间密码子使用偏好程度更为接近,故小鼠更适合作为猪PDIA4基因的遗传转化和异源表达的受体系统。     

5种家蚕病毒的密码子及密码对使用模式分析

通过分析5种家蚕病毒基因组密码子和密码对使用模式,初步探讨5种家蚕病毒的基因组进化和对宿主的适应策略。采用生物信息学方法对碱基含量(GCall、GC1、GC2、GC3、GC3s)、有效密码子数(ENc)、相对同义密码子使用度(RSCU)、密码对(codon-pair)等进行统计分析的结果表明:5种家蚕病毒的密码子偏好性均较低,病毒间的碱基组成及ENc值差异较小,碱基组成对密码子使用模式影响较小;不同病毒选择不同的偏好性密码子,不同病毒的密码对偏好性程度不同,其中,家蚕类葡萄斑点病毒(Bombyx mori macula-like virus,BmMLV)密码对偏好性最强,家蚕质型多角体病毒(Bombyx mori cypovirus,BmCPV)和家蚕核型多角体病毒(Bombyx mori nucleopolyhedrovirus,BmNPV)密码对偏好性最弱。聚类分析表明BmCPV和家蚕浓核病毒(Bombyx mori densovirus,BmDNV)的密码子使用模式相似,BmNPV和家蚕传染性软化病病毒(Bombyx mori infec-tious flacherie virus,BmIFV)的密码子使用模式相似;BmMLV、BmNPV和BmDNV的密码对使用模式相似,BmIFV和BmCPV的密码对使用模式相似。5种病毒的偏好性密码子和偏好性密码对不同,显示不同病毒的密码子和密码对的进化路径不同,对宿主的适应策略不同。     

15个物种Toll样受体5基因密码子使用偏好性分析

【目的】探究Toll样受体5(TLR5)基因的密码子使用模式，并分析TLR5基因密码子使用偏好性的影响因素。【方法】综合运用CodonW、BioEdit和R等软件对筛选的15个不同物种TLR5基因完整编码区(CDS)序列核苷酸组成和密码子使用模式进行计算和统计，再基于同义密码子相对使用度(RSCU)和CDS分别进行聚类分析，推测TLR5基因发挥相似生物学功能的物种，并通过ENC-plot、Neutrality-plot和PR2-plot 3种绘图分析造成密码子偏好性现象的可能因素。【结果】9个物种TLR5基因CDS密码子第3位碱基GC含量(GC3)>0.5,14个物种有效密码子数(ENC)值>35,15个物种密码子AU偏斜度(AU skew)和GC偏斜度(GC skew)值<0;不同物种TLR5基因CDS有31个高频密码子，其中21个以G或C结尾，此外GCC、AGA、AGG和CUG表现为较高的RSCU值，为优势密码子；RSCU层次聚类和系统发育聚类结果不完全相同，但两种聚类方法均提示猪、牛和羊TLR5基因的密码子使用特点相似，鸡和绿头鸭相似，虹鳟和鲫鱼相似；ENC-p...     

犬细小病毒主要蛋白基因同义密码子偏爱性分析

<正>犬细小病毒是一种对犬科动物危害严重的DNA病毒,为了解其主要蛋白的密码子使用特点,本文运用EMBOSS(The European Molecular Biology Open Software Suite)的CHIPS和CUSP程序、Codon W在线软件对CPV全基因组及3种主要蛋白基因的有效密码子数(ENc)、相对同义密码子使用度(RSCU)、碱基含量(GCall、GC1、GC2、GC3)进行分析。结果显示:CPV基因组、NS1、VP1、VP2基因的Nc值分别为36.46、37.86、35.05和32.87,表明CPV对同义密码子的使用具有明显的偏爱性;对第3位核苷酸为A和T的密     

不同物种肌生成素(MyoG)密码子使用模式分析

肌生成素(MyoG)是最重要的肌生成调节因子(MRFs)之一,是控制骨骼肌生成的关键调控因子。密码子使用偏倚(codon usage bias, CUB)是目前基因组特有的一种特征,可以揭示物种间的特异性差异。此外,在基因序列密码子使用模型中,碱基组成的动态变化可以更好地了解某一基因的分子机制和进化关系。本研究从GenBank数据库中选取8个物种的MYOG编码序列,用R软件计算其核苷酸组成(GC含量)和遗传指标,包括有效密码子数(ENC)、相对同义密码子使用(RSCU)和相对密码子使用偏量(RCBS)。然后,对不同物种MYOG密码子的密码子偏好性和碱基组成的动态进行了分析比较。结果表明,不同物种的MYOG密码子使用受GC偏置的影响,尤其是GC3s偏置。最优密码子偏倚以A/U结束。CUG、GUG、AUG、AGC和GUU在不同物种中均表现出较高的RSCU值,是最优密码子。人与鸡的密码子功能性质相似,牛与羊的密码子功能性质相似。ENC值与GC3s呈极显著负相关(P<0.01)。最优密码子频率的FOP值越高,说明不同物种的MYOG在密码子使用上存在较大的偏性。     

蓖麻蚕核型多角体病毒和柞蚕核型多角体病毒的密码子使用模式分析

蓖麻蚕核型多角体病毒(Phcy NPV)是柞蚕核型多角体病毒(Anpe NPV)的变种,不能感染柞蚕。通过病毒基因组GC含量、GC3s含量、有效密码子数、相对同义密码子使用度、密码子偏好参数的计算及ENc-plot分析、中性绘图分析、对应分析等,比较Phcy NPV和Anpe NPV的密码子使用模式。Phcy NPV、Anpe NPV分别只有1个和4个ORF的密码子偏好性较强。与Anpe NPV比较,Phcy NPV少数ORF的GC含量、GC3s含量、有效密码子数量和密码子偏好参数变化较大,但2种病毒ORF组间的GC含量、GC3s含量、有效密码子数和密码子偏好参数均无统计学差异(P=0.135、P=0.189、P=0.192、P=0.200)。2种病毒ORF组间,由同义密码子编码的18种氨基酸的密码子使用均无统计学差异(P0.05),鉴定的17种偏好性密码子也均相同。GC碱基组成是影响2种病毒ORF组密码子使用模式的主要因素,而自然选择对GC碱基组成的影响大于突变压力,但2种病毒间自然选择的影响程度无统计学差异(P=0.770)。Phcy NPV在适应新宿主蓖麻蚕的进化过程中密码子使用模式变化较小,尚不能通过密码子使用模式分析解释杆状病毒在不同宿主间的交叉感染机制。     

噬菌体vB_EcoM-Bp7裂解酶基因的密码子使用偏性分析

通过生物信息学软件对噬菌体vB_EcoM-Bp7裂解酶基因的密码子用法及偏性分析。利用Mobyle中的CodonW 1.4.4及cusp程序计算密码子偏性的各种指标,并对7个噬菌体裂解酶基因序列中的总GC含量、密码子第1、2位GC含量平均值和第3位的GC含量进行分析,利用MegAlign软件对7株噬菌体裂解酶进行氨基酸序列分析,构建系统发育树。结果表明,除噬菌体phi68外,Bp7裂解酶基因与其他5株噬菌体的裂解酶基因密码子使用模式基本一致。偏爱使用以A或U为结尾的密码子;除了AUG(Met)和UGG(Trp)外,还确定了Bp7裂解酶使用的12种高频密码子;偏性比较发现,Bp7裂解酶基因密码子偏性与IME08最相近,与JS98次之;进化分析及聚类分析均表明Bp7裂解酶基因与IME08亲缘关系最近。分析结果将为进一步研究噬菌体Bp7的进化奠定基础。     

家蚕核型多角体病毒(BmNPV)lef-11基因在病毒感染宿主细胞中的表达特征

杆状病毒晚期表达因子(late expression factor,LEF)是参与病毒基因组DNA复制和病毒基因转录调控的一个重要家族,该家族成员LEF-11为13 k D的小分子蛋白质。通过比对目前已经测序的63种杆状病毒基因组序列,发现LEF-11的编码基因lef-11在除宿主为双翅目昆虫的Cuni NPV外的所有杆状病毒基因组中都存在,暗示lef-11基因可能在包括家蚕核型多角体病毒(Bombyx mori nucleopolyhedrovirus,Bm NPV)在内的杆状病毒复制过程中行使重要功能。通过RT-PCR检测和Western blotting分析lef-11基因及其编码蛋白质在Bm NPV侵染的家蚕卵巢培养细胞Bm N中的转录与表达时相,其转录本从侵染后6h开始持续表达,蛋白质从侵染后12 h开始持续表达。当利用DNA聚合酶特异抑制剂阿非迪霉素(aphidicolin)阻断Bm NPV病毒基因组DNA复制之后检测LEF-11的表达受到抑制,暗示LEF-11的表达起始于病毒DNA复制之后。以上结果表明:BmNPV lef-11基因在杆状病毒中非常保守,是一个晚期表达基因,可能不直接参与病毒的起始复制,而是参与病毒的大规模复制过程。     

京海黄鸡促性腺激素释放激素受体基因密码子特性分析

为了了解鸡促性腺激素释放激素受体(gonadotropin releasing hormone receptor, GnRHR)基因的密码子特性,以便于为GnRHR基因的表达选择合适的外源表达系统,本研究使用在线工具CUSP、CHIPS及CodonW软件对鸡GnRHR基因的密码子特性进行分析,并与鸡、模式动物基因组和其他动物GnRHR基因密码子特性进行比较.结果显示,京海黄鸡GnRHR基因的ENc值较小,具有较强的密码子偏好性,且偏好以G/C结尾的密码子, GnRHR基因CDS序列中,GC含量大于AT含量;CodonW软件计算结果表明,京海黄鸡GnRHR基因密码子中,密码子GCC、ATC、CTC、CTG、CGC、CGG、AGC、TCC和GTG(RSCU>2)偏好性较强,且均以G/C结尾.对31条鸡基因分析表明鸡偏好密码子中有12种G/C结尾的密码子.与大肠杆菌、酵母菌和小鼠基因组密码子使用频率比较显示,京海黄鸡GnRHR基因密码子偏好性与3种生物相差很大,不适合进行外源表达.与其他动物GnRHR基因密码子偏好性比较显示,禽类GnRHR基因偏好含有或以G/C结尾的密码子,而其他物种的GnRHR基因无强烈的偏好性.聚类分析结果表明,亲缘关系近的物种之间倾向于拥有相同的密码子偏好性.     

噬菌体vB_EcoM-Bp7裂解酶基因的密码子使用偏性分析

通过生物信息学软件对噬菌体vB_EcoM-Bp7裂解酶基因的密码子用法及偏性分析。利用Mobyle中的CodonW 1.4.4及cusp程序计算密码子偏性的各种指标,并对7个噬菌体裂解酶基因序列中的总GC含量、密码子第1、2位GC含量平均值和第3位的GC含量进行分析,利用MegAlign软件对7株噬菌体裂解酶进行氨基酸序列分析,构建系统发育树。结果表明,除噬菌体phi68外,Bp7裂解酶基因与其他5株噬菌体的裂解酶基因密码子使用模式基本一致。偏爱使用以A或U为结尾的密码子;除了AUG(Met)和UGG(Trp)外,还确定了Bp7裂解酶使用的12种高频密码子;偏性比较发现,Bp7裂解酶基因密码子偏性与IME08最相近,与JS98次之;进化分析及聚类分析均表明Bp7裂解酶基因与IME08亲缘关系最近。分析结果将为进一步研究噬菌体Bp7的进化奠定基础。     

H7亚型禽流感病毒HA基因在杆状病毒系统中的表达

利用PCR反应，以特异性引物扩增禽流感病毒去除信号肽的H7亚型HA密码子优化基因，克隆到杆状病毒转移载体pFastBac-HTB中，转座DH10感受态细胞，通过蓝白斑筛选、PCR鉴定获得阳性克隆，然后提取基因组Bacmid，转染Sf9昆虫细胞，得到含H7亚型流感病毒HA基因的重组杆状病毒opti-H7HA-Bac。重组杆状病毒接种Sf9昆虫细胞，待绝大部分细胞产生细胞病变后收获细胞，细胞裂解产物经血凝试验、SDS-PAGE及Western blot分析证实，密码子优化的H7HA基因在重组杆状病毒opti-H7HA-Bac感染Sf9细胞后获得高效表达，且具有良好的蛋白活性及特异免疫反应原性。     

绵羊骨代谢相关基因VDR密码子偏好性分析

【目的】明确绵羊维生素D受体(vitamin D receptor,VDR)基因密码子的使用特征,探究不同物种VDR基因进化规律,为骨代谢等相关疾病动物建模提供参考依据。【方法】利用CodonW、EMBOSS、Usage Codon和DNAMAN等软件对VDR基因CDS区的同义密码子相对使用度(RSCU)、密码子碱基含量、有效密码子数(ENc)及密码子偏好指数(CBI)等参数进行统计分析,并在多物种间进行比较,同时利用ENc-Plot关联分析和中性绘图等方法分析VDR基因密码子偏好性使用的主要影响因素,并基于多物种同义密码子相对使用度数据与系统进化聚类分析探究密码子使用模式与生物进化的内在联系。【结果】绵羊VDR基因中有23个偏好使用以G/C结尾的密码子;大猩猩、鸸鹋、褐家鼠等其他14个物种在密码子使用上表现出了与之较为相似的特征,而在半胱氨酸、甘氨酸、组氨酸、丝氨酸、脯氨酸等个别氨基酸编码时,鸸鹋、褐家鼠和麻雀等部分物种显现出独有特点;ENc-Plot绘图和中性绘图分析显示,选择压力对VDR基因密码子偏好性的影响强于突变压力。【结论】以G/C结尾的密码子为VDR基因优势密码子,自然选择是导致其偏好性的主要力量,密码子偏好使用存在物种特异性,并与物种亲缘关系进化存在关联性。     

以杆状病毒为载体在昆虫细胞中表达致弱Ⅰ型马立克氏病病毒pp38基因同源物

用限制性内切酶Eco RI将不含起始密码子的pp38 基因从重组转移载体质粒pVLpp38 Ⅰ中切出,将致弱Ⅰ型MDV pp38 基因同源物克隆进该转移载体的相同位点。用所得的含pp38 基因同源物的重组转移载体质粒pVL pp38′与野生型杆状病毒(AcMNPV)以脂质体介导法共转染昆虫细胞系Sf9 后,用单克隆抗体H19 介导的间接荧光抗体法筛选到能表达MDV pp38 基因同源物的重组杆状病毒克隆。经SDS-PAGE和Western blot试验,证实pp38 基因同源物在Sf9 细胞中得到表达,抗重组杆状病毒血清能像抗MDV 血清那样,与MDV Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型病毒感染的鸡胚成纤维细胞在荧光抗体试验中呈阳性反应。     

乌苏里貉MC3R基因密码子偏好性分析

【目的】明确乌苏里貉黑素皮质素受体3(melanocortin 3 receptor, MC3R)基因密码子使用偏好特征和影响因素,了解不同物种间遗传进化和密码子偏好性的关系,为开展MC3R基因异源高效表达研究提供理论依据。【方法】以乌苏里貉和其他15个物种的MC3R基因CDS序列为材料,应用Codon W、EMBOSS等软件分析MC3R基因密码子偏好性的6个参数指标;通过Neutrality-plot、ENc-plot及PR2-plot分析探究密码子偏好性形成的影响因素;基于各物种MC3R基因CDS序列信息构建系统发育树,基于同义密码子相对使用度(RSCU)构建不同物种的密码子使用偏好性热图。【结果】乌苏里貉MC3R基因密码子GC和GC3s均>0.5,密码子偏好使用以G/C结尾;偏好使用的密码子有25个(RSCU值>1),其中16个以C结尾,9个以G结尾。经Neutrality-plot、ENc-plot及PR2-plot分析得出,自然选择是MC3R基因密码子使用偏好形成的主要影响因素。基于基因序列和RSCU值的聚类分析显示,在系统进化上乌苏里貉与犬属同一分支,后与赤狐、...     

家蚕核型多角体病毒增殖关键基因的鉴定

选择家蚕核型多角体病毒(Bm NPV)基因组中可能与病毒增殖相关的8个基因dbp、lef-2、lef-3、lef-7、lef-10、lef-11、p143和vp1054作为候选基因,利用家蚕内源性microRNA骨架构建候选基因的干扰载体,并采用RNA干扰(RNA interference,RNAi)技术对上述候选基因进行干扰试验,筛选病毒增殖的关键基因,以期为开辟家蚕抗Bm NPV研究新路径打下基础。对8个候选基因的RNA干扰试验显示:干扰lef-7对Bm NPV的增殖没有明显影响;对lef-2和lef-11表达的干扰效率最高,达到90%以上,其中干扰lef-11后病毒对细胞的感染率仅为9.16%,远远低于对其他基因干扰后的感染率。依据试验结果初步确认8个病毒增殖相关基因中,lef-11对病毒增殖的影响最大。     

羊口疮病毒B2L基因密码子偏好性分析

B2L蛋白是羊口疮病毒(ORFV)的主要囊膜蛋白,为重要保护性抗原之一,可刺激机体产生强烈的抗体反应。本研究对B2L基因运用Visual Gene Developer生物信息学软件,分析其在大肠杆菌、毕赤酵母、昆虫杆状病毒表达系统中的密码子使用偏好性,从而选择一个最适表达系统,以增加B2L蛋白的表达量。分析表明,B2L基因在昆虫杆状病毒表达系统中会得到更好的表达,这为B2L基因表达系统的选择提供了参考。