13种哺乳动物OTR密码子使用偏性及其聚类分析

目的研究13种哺乳动物催产素受体基因（OTR）密码子使用偏性,并探讨其影响因素;通过对偏性情况进行聚类分析,研究其与系统发育的关系．方法计算RSCU,CBI,ENC等密码子偏性指标,与可能的几种影响因素做相关性分析,采用SPASS15．0软件,以相对同义密码子使用度为变量对偏性情况进行聚类分析．结果与结论1）CUG,GUG,GCC,UUC,AUC,CGC为哺乳动物OTR使用频率较高的密码子;2）密码子第3位碱基的GC含量是影响哺乳动物OTR密码子偏性的主要因素,基因的GC含量次之,而芳香族氨基酸的含量和蛋白疏水水平对其密码子使用偏性的影响不大;3）对于功能相同的基因,亲缘关系相近的物种密码子使用偏性指标较接近,但某些物种仍有一定差异．     

不同哺乳动物GDF9密码子偏性及聚类分析

为更好地认识哺乳动物GDF9基因在长期进化过程中为适应环境形成的密码子使用模式,通过Codon W软件计算不同哺乳动物GDF9基因的密码子偏性指标,利用SPSS软件对密码子偏好性影响因素的相关性进行分析,结合密码子偏性和最小进化法分析其亲缘关系。GCT、TGT、TTT、ATT、CCT、AGA、ACT为哺乳动物GDF9基因的最优密码子,该基因偏爱使用以A或T结尾的密码子;G、C含量和蛋白质亲水性是影响GDF9基因密码子偏性的主要因素;聚类分析提示不同哺乳动物间的同源性越高,GDF9基因密码子使用特征的相似性越高。     

七种药用植物c4h基因密码子偏好性及聚类分析

为了深入研究药用植物基因特性,利用CodonW和SPSS18.0软件对丹参、黄芪、黄芩、忍冬、桑树、野甘草、长春花共7种药用植物c4h基因密码子进行偏好性和聚类分析。结果表明:7种药用植物c4h基因的有效密码子数介于46.1~55.92,密码子使用偏好性弱,5种药用植物倾向于GC结尾的密码子,2种倾向于AT结尾的密码子。7种药用植物经聚类分析分为两大类,长春花与黄芪为一大类,另一大类中,丹参与黄芩为一类,野甘草、桑树和忍冬为一类。     

哺乳动物TRPM1密码子使用偏性及其聚类分析

瞬时受体势M亚基1(Transient receptor potential melastatin 1,TRPM1)是一种非选择性离子通道,主要通透Ca2+等二价金属阳离子。利用Codon W软件对15种哺乳动物TRPM1基因序列进行分析,比较了同义密码子相对使用度形成的聚类和编码区形成的系统发育树。结果表明,哺乳动物TRPM1基因对GCC、CAC、ATC、CTG、AAC、CCC、CAG、TCC、GTG和TAC密码子的使用存在偏好性,但终止密码子的使用不存在种属差异。密码子偏爱指数、有效密码子数、GC含量和密码子第三位的GC含量均能影响哺乳动物TRPM1基因所用密码子。两种聚类结果显示,由编码区形成的系统发育树能更准确反映物种间的亲缘关系。     

牛亚科动物线粒体基因密码子偏好性及聚类分析

运用多种分析软件对13种牛亚科动物及4种对照动物线粒体的编码蛋白基因进行分析。结果表明,牛亚科动物线粒体基因的有效密码子数(ENC)都小于40.50,显示出明显的密码子偏好性,在碱基组成上偏爱以A结尾的密码子。同义密码子使用度(RSCU)表明,共有13个密码子在编码使用上具有偏好性。在聚类分析中,基于线粒体基因密码子偏好性的聚类结果与基于线粒体基因序列的聚类结果基本一致,说明物种的亲缘关系与密码子使用偏好性有关,线粒体基因密码子偏好性和线粒体基因序列均可以用于物种的分类研究。美洲野牛与牦牛聚为一类,爪哇野牛、普通牛、原始牛和瘤牛聚为一类,支持将牦牛划分为牛亚科中的一个独立属即牦牛属的观点。     

20种千屈菜科植物rbcL基因密码子使用偏好性分析

  目的  分析千屈菜科Lythraceae植物rbcL基因密码子使用特性,明确密码子偏好性的影响因素,筛选rbcL基因异源表达和遗传转化的合适受体。  方法  从美国国家生物技术信息中心(NCBI)获取20种千屈菜科植物的rbcL基因全长编码区序列(CDS)数据,运用CodonW、EMBOSS和DAMBE软件获取基因碱基组成和密码子使用偏好性的相关参数,分析该类植物叶绿体rbcL基因使用密码子的偏倚性及其影响因素。  结果  千屈菜科植物rbcL基因GC含量(GC)为0.425~0.437,密码子第3位碱基GC含量(GC_3s)为0.275~0.300。GC_3s、GC与有效密码子数(ENC)显著相关(P＜0.01);ENC-GC_3s散点图分析、中性绘图分析、奇偶偏差分析均表明:相较于突变压力,自然选择压力对千屈菜科植物rbcL基因密码子使用偏好性的影响更大。基于同义密码子相对使用度的系统聚类与CDS邻接树结果部分一致。与千屈菜科rbcL基因密码子平均使用频率相比,大肠埃希菌Escherichia coli、酵母Saccharomyces cerevisiae、拟南芥Arabidopsis thaliana、烟草Nicotiana tabacum和番茄Solanum lycopersicum分别存在28、26、20、19和17个使用频率相差较大的密码子。  结论  千屈菜科植物rbcL基因碱基组成上更倾向于选择A/T碱基,且偏好使用末端A/T碱基的密码子;rbcL基因密码子使用偏好性受多种因素共同作用,但自然选择压力是最主要因素;密码子偏好性的系统聚类可为系统发育研究提供补充;酵母更适合作为千屈菜科植物rbcL基因异源表达受体,番茄更适合作为rbcL基因遗传转化和功能研究的受体材料。图6表3参32     

30种半翅目昆虫线粒体COⅠ基因密码子偏好性聚类分析

利用CodonW 1.4.2和SPSS 19.0软件分析30种半翅目昆虫线粒体COⅠ基因并进行聚类。结果表明,同一单系群里相对越进化的昆虫其COⅠ基因的有效密码子数量(effective number of codons,简称ENC)越小,密码子偏好性越强;在总科以下各分类阶元聚类分析所反映的亲缘关系与现存分类系统基本相符。说明基于昆虫线粒体COⅠ基因密码子偏好性的聚类分析在一定程度上可以反映物种之间的亲缘关系,但更适用于同一单系群中较为进化的类群。     

牦牛mtDNA编码蛋白质的基因密码子偏好性研究及聚类分析

对牦牛线粒体DNA(mtDNA)编码蛋白质的基因序列进行分析,探讨基因序列密码子的使用模式和特性,并根据基因序列和密码子的偏好性对牦牛与其他物种间的进化关系进行聚类分析。结果表明,牦牛mtDNA编码蛋白质的基因偏爱使用碱基A以及以A结尾的密码子,UUC、UAC、CAC、CAA等28个密码子为牦牛mtDNA编码蛋白质基因的偏好性密码子。家牦牛与野牦牛亲缘关系最近,首先聚为一类,然后依次与其他牛、山羊、绵羊等物种相聚。     

密码子偏性的分析方法及相关研究进展

目的了解灯盏花[Erigeron breviscapus (Vant.) Hand-Mazz]叶绿体基因组密码子的使用偏好性。方法以灯盏花叶绿体基因组全序列为研究对象,利用CodonW 1.4.2软件和CUSP程序等对筛选出的47条CDS (coding DNA sequence)进行分析,并进行中性绘图、ENC-plot绘图和PR2-plot绘图分析。结果叶绿体基因组密码子中不同位置的GC碱基含量比值为GC₁>GC₂>GC₃,说明密码子末位碱基偏性以A/T (U)结尾;有效密码子数的均值为47.18,密码子使用偏性较弱;3种绘图分析结果发现：影响灯盏花叶绿体基因组密码子偏好性的主要因素是自然选择,也受到其他因素(如突变)的影响;最优密码子分析中确定了UUU、UUA和UUG等18个最优密码子,且大多数以A和U结尾,有且仅有1个以G结尾。结论灯盏花叶绿体基因组密码子第3位偏好性以A或U碱基结尾,密码子使用模式受选择和其他因素共同影响,其中选择的作用较大。该结果可为后续利用基因工程手段对外源基因密码子改造、提高所转基因在灯盏花叶绿体中的表达提供参考。     

枸杞自交不亲和基因S-RNase密码子偏性分析

为了掌握枸杞S-RNase密码子及其使用偏好性,利用EMBOSS和Codon W软件分析了枸杞S-RNase基因密码子的使用偏好性,并将其与酵母、大肠杆菌和柑橘等10种植物S-RNase基因密码子偏好性进行比对,结果表明：枸杞S-RNase密码子偏好以A/T结尾;RSCU值显示该基因高频率使用的密码子有9个,相较其他物种同源基因存在明显的密码子偏好性差异。此外,较密码子使用偏好性分析结果,基于 S-RNase基因编码序列的聚类结果更能准确地反应物种之间的亲疏关系。比对其他物种该基因密码子的使用频率发现,同科物种差异较小,不同科物种差异较大;同时对比使用频率发现,枸杞S-RNase基因更适合导入酵母菌进行异源表达,但需要对其进行适当优化改造。     

玉米同义密码子使用偏性分析

利用玉米B73全基因组53 764个基因的表达序列数据,使用多重变量分析软件CodonW对影响密码子用法的因素进行分析。结果表明:在59种同义密码子中有27种为玉米最优密码子。同时还指出,最优密码子的使用频率(FOP)与基因的G+C含量(GC),尤其是第3位密码子的G+C百分含量(GC3S)、密码子适应指数(CAI)和密码子偏爱指数(CBI)之间均呈现极显著的正相关(相关系数分别为r=0.780 7、0.822 3、0.731 4和0.986 3),而与有效等位基因数ENc存在显著负相关(相关系数r=-0.681 5)。表明基因GC含量直接影响玉米密码子使用的偏性,同时基因的表达水平越高,对密码子的使用偏向性越强。27个最优密码子的首次确定将对玉米转基因具有重要指导意义。     

辣椒基因组密码子使用偏性分析

为揭示辣椒基因组密码子偏性形成的影响因素,了解密码子偏性对基因表达的影响,以辣椒基因组和转录组数据为研究内容,利用CodonW和EMBOSS等软件对基因组密码子使用偏性进行分析.分析结果显示,辣椒编码基因平均GC含量为42.27％,偏好A/T作为密码子的第3位核苷酸,基因平均ENC值偏大;GC3与GC12相关性较弱,大...     

楸树叶绿体基因组密码子偏性分析

【目的】分析楸树叶绿体基因组密码子使用偏性,为楸树乃至梓属植物叶绿体基因组学、物种进化特征及遗传多样性分析等研究提供理论依据。【方法】利用Codon W 1.4.2及EMBOSS expiorer的cusp和chips软件对51个楸树叶绿体基因的编码区（CDS）序列进行密码子相关参数、中性绘图、ENC-plot和PR2-plot等分析,并通过构建高、低表达偏性基因库,以ENC值和RSCU值为参考标准,最终筛选最优密码子。【结果】51个基因密码子的平均GC_all含量为38.48%,密码子不同位置GC含量为:GC₁（47.03%）>GC₂（39.93%）>GC₃（28.09%）,说明第3位的GC并非均匀分布;ENC为34.93~56.50,平均为46.87。GC₂与GC₁呈极显著正相关（P<0.01）,而GC₃与GC₁和GC₂无显著正相关（P>0.05）;ENC与GC_all、GC₁、GC₃和N均呈显著正相关（P<0.05,下同）;密码子数（N）与GC3和ENC呈显著正相关。RSCU>1的密码子共有30个,其中,以A或U结尾的密码子有29个。中性绘图分析结果显示,GC₃与GC₁₂相关系数为0.0188,二者无显著相关性,回归系数为0.143。ENC-plot分析结果显示,大部分基因偏离了ENC预期标准曲线,少数分布在预期曲线附近;有7个密码子分布在GC₃含量-0.05~0.15区间,其余区间共有44个密码子,而这44个基因离ENC标准曲线较远。PR2-plot分析结果显示,落在中线上的基因较少,平面图右下方的基因分布较多,表明在各碱基使用频率方面存在偏性,即T>A,G>C。各碱基使用频率存在偏性（T>A,G>C）,说明基因组密码子的偏性更多受选择效应的影响。最终筛选出7个为最优密码子UUU、CUU、CCU、AAA、GAU、CGA和GGU。【结论】楸树叶绿体基因组密码子偏性较弱,偏好使用A或U结尾的密码子,主要受选择压力的影响,受突变等其他因素影响较小。     

鸡Z染色体基因表达的密码子偏性

从NCBI数据库(http:∥www.ncbi.nlm.nih.gov/projects/mapview/map)下载鸡Z染色体上全部基因完整的cDNA,最终共有626个基因的CDS序列纳入统计分析.使用CodonW(1.4.2)进行密码子偏性分析,确定了CGG、AGC、UGC等26个密码子为Z染色体基因表达的最优密码子.对应分析表明,影响鸡Z染色体基因表达的密码子偏性的主要因素分别为GC3s、基因的表达丰度、GC含量、CDS长度及氨基酸的疏水性.鸡Z染色体基因表达的密码子用法受到了核苷酸组成偏好的显著影响,这种核苷酸组成偏好很可能是突变偏畸、固定偏畸及基因转换导致的.对于鸡这种群体有效规模较大的群体,密码子的偏性更有可能是核苷酸组成偏好及选择等因素综合作用的结果.     

谷子类甜蛋白基因家族的鉴定与密码子偏性分析

类甜蛋白在植物的生长发育和抵御胁迫过程中发挥作用。利用生物信息学方法对谷子类甜蛋白家族基因组成、结构、启动子顺式作用元件、密码子使用偏性等进行分析。结果表明,谷子类甜蛋白家族包含43个成员,分布在9条染色体上,分为3种基因结构类型,其中16个成员仅包含1个外显子,14个包含3个外显子成员的内含子相位均为1-2型。根据系统发育分析归为12个聚类组,聚类组5中的基因主要来自Ⅲ号染色体,聚类组6中的基因主要来自Ⅰ号染色体,其内含子相位多为1-2型,这些基因可能来自同一祖先基因,与进化过程中的染色体重组事件有关。88.4%的基因参与应激反应,多个基因启动子区含有激素和胁迫响应元件,说明该家族基因在植物抵御胁迫过程中发挥作用。多数基因有效密码子数(ENC)较小,密码子的第3位的G+C含量(GC3s)值分布集中,包含10个最优密码子,均以G或C结尾,表明谷子类甜蛋白家族基因密码子使用偏性强,基因表达潜力高,进化过程中主要受自然选择压力影响。     

2种羌活药用植物的叶绿体基因组密码子使用偏性分析

对羌活(Notopterygium incisum)与宽叶羌活(N.franchetii)的叶绿体编码基因的密码子使用偏性(codon usage bias)及其影响因素进行了分析。结果表明：羌活和宽叶羌活的叶绿体基因组总ENC值分别为49.79和49.70,偏性较弱,密码子第3位碱基倾向于使用A/T。PR2-plot分析表明,选择压力和突变都是影响2种羌活叶绿体密码子使用偏性的主要因素;而中性绘图分析和ENC-plot分析表明选择压力是影响2种羌活叶绿体密码子使用偏性的主要因素。相对同义密码子使用度(RSCU)分析确定了2种羌活中使用频率较高的30个高频密码子,几乎都以A或U结尾,只有UUG以G结尾。羌活的最优密码子9个,宽叶羌活的最优密码子7个。2种羌活有5个最优密码子相同,分别是UUG、CAU、CGU、AGU、GGA。该研究结果为后续药用羌活植物的基因表达、蛋白质翻译和遗传育种研究提供了研究依据和基础数据。     

陆地棉叶绿体基因组密码子使用偏性的分析

 【目的】通过分析陆地棉叶绿体基因组密码子使用偏性,探讨影响密码子偏性形成的主要因素。【方法】以陆地棉叶绿体基因组为研究对象,利用Mobyle及其它软件,分析叶绿体50个基因密码子的使用模式。【结果】陆地棉叶绿体基因组密码子GC1与GC2之间的相关系数达到极显著水平,GC3含量最低,与GC12的相关系数为0.14,双尾检验未达到显著水平;单个基因ENC比值多分布在-0.05—0.05;对应性分析,第一轴上显示了10.27%的差异,与GC3、ENC的相关系数分别为0.223和-0.147,均未达到显著水平。【结论】陆地棉叶绿体密码子第三位偏好使用嘧啶,而最优密码子多以A或T结尾;密码子使用模式可能是由选择和突变及其它因素共同作用形成的。     

10种植物PSY基因密码子使用偏好性分析

选取10种植物PSY基因的CDS编码区序列,通过计算序列的碱基组成、有效密码子数(ENC)、同义密码子相对使用度(RSCU)等相关参数,并对这些序列进行ENC绘图与奇偶性分析,揭示10种植物对PSY基因密码子的使用偏好性。结果表明10种植物对于PSY基因密码子使用优先选择含有A和U末端密码子。ENC图显示除突变影响PSY基因密码子使用偏好性以外,还存在其他因素的影响。通过对RSCU值聚类分析发现,10种植物中含有UUG、AGA、AGG、GGA、GAU、ACA、GUU、CCU、GCU、UCU、UCA的密码子为最优密码子(RSCU值>1.6)。DANMAN结果显示GAAGATGC是10种植物所含有的最长的保守区域。以辣椒PSY基因为例,预测得到大肠杆菌和酿酒酵母是最合适的辣椒PSY基因的宿主。     

豆科植物IPI基因密码子偏好性

异戊烯基焦磷酸异构酶（isopentenyl diphosphate isomerases,IPI）作为2-C-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸（2-C-methyl-D-erythritol-4-phosphate,MEP）和甲羟戊酸（mevalonate,MVA）途径的关键酶,参与植物萜类化合物的生物合成。豆科植物含多种萜类物质,研究豆科植物IPI基因密码子偏好性对促进豆科植物IPI基因表达、增加萜类物质产率具有重要意义。运用Codon W、EMBOSS等程序分析32个IPI基因的碱基组成、相对密码子使用度（RSCU）、有效密码子数（ENc）、密码子适应指数（CAI）等参数,并结合ENC-GC3s与PR2-plot方法确定豆科植物IPI基因的密码子偏好性。结果表明,豆科植物IPI基因偏好性较强（RSCU>1）的密码子有7个,最优密码子是GGU,第3位碱基的GC含量（GC3s）[落花生2 (Arachis hypogaea 2)除外]与同义密码子GC含量（GC）<0.5,密码子偏好以A/U结尾。ENc为46.69~55.00,CAI为0.23~0.27,IPI基因表达水平偏低。ENc-GC3s与PR2-plot分析结果表明,自然选择是形成豆科植物IPI基因密码子偏好性的主要原因。相较于RSCU聚类树,基于编码序列的系统进化树更能反映物种真实的系统发育关系。大肠埃希菌、烟草与拟南芥可以作为豆科植物IPI基因外源表达的宿主,研究结果将为开展IPI基因的密码子改造与遗传工程操作奠定基础。