人和动物丝虫共生菌——沃尔巴克氏体研究进展

沃尔巴克氏体(Wolbachia,Wb)是在丝虫体内发现的一类共生菌,它诱导的免疫病理引起的炎症反应是丝虫感染后致病的主要原因之一。论文论述了丝虫沃尔巴克氏体的分类、结构与分布、生殖及传播方式、基因组和沃尔巴克氏体与丝虫之间的相互作用关系,重点阐述了沃尔巴克氏体与丝虫致病性和清除沃尔巴克氏体药物在人和动物丝虫病治疗中的作用,为人和动物丝虫病的防治研究提供参考。     

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。     

杆状病毒与昆虫和沙雷氏菌间的几丁质酶基因密码子使用模式分析

为阐明杆状病毒几丁质酶基因(v-Chi A)密码子使用在病毒基因组进化的基因水平转移中发生的适应性变化,比较分析了杆状病毒v-Chi A与昆虫几丁质酶基因(Chi-h)、沙雷氏菌几丁质酶基因(Chi A)以及杆状病毒以lef-8、lef-9和polh/gran基因为代表的基因组(表示为lef8-lef9-pg)的密码子使用模式。结果表明,杆状病毒v-Chi A与昆虫Chi-h的GC含量、GC3s含量、有效密码子数(ENc)及与沙雷氏菌Chi A的GC含量均无统计学差异(P0.05);与杆状病毒lef8-lef9-pg的GC含量、GC3s含量、ENc值以及沙雷氏菌Chi A的GC3s含量、ENc值均有统计学差异(P0.05)。杆状病毒v-Chi A与lef8-lef9-pg、昆虫Chi-h和沙雷氏菌Chi A的同义密码子使用均高度相似(相似性系数分别为0.992、0.870、0.862)。选择与突变共同影响杆状病毒v-Chi A和lef8-lef9-pg的密码子使用,而昆虫Chi-h和沙雷氏菌Chi A的密码子使用完全由选择所影响。综上所述,杆状病毒v-Chi A的碱基组成及密码子偏好性与昆虫Chi-h相似,与lef8-lef9-pg不同;密码子使用的影响因素与lef8-lef9-pg相似,与昆虫Chi-h和沙雷氏菌Chi A不同。上述结果从密码子使用角度证实了杆状病毒v-Chi A来源于昆虫Chi-h的水平转移。     

桑天牛卵啮小蜂孤雌生殖及体内沃尔巴克氏体(Wolbachia)的检测

桑天牛卵啮小蜂(Aprostocetus prolixus)有孤雌生殖现象,其后代几乎为雄性。沃尔巴克氏体(Wolbachia)是广泛分布于节肢动物体内的一类共生菌,参与多种调控寄主的生殖活动机制。通过对外膜蛋白基因(wsp)、细菌细胞分裂蛋白基因(ftsZ)和核糖体16S rDNA基因的特异性扩增,在米蛾(Corcyra cephalonica Stainton)的DNA中分别扩增出约600、1000和900 bp的片断,验证了米蛾体内已感染了Wolbachia;而在桑天牛卵啮小蜂的DNA中未扩增出任何片断,表明Wolbachia在桑天牛卵啮小蜂体内未被感染或感染率极低。     

犬心丝虫内共生体-沃尔巴克氏体DNA检测

通过检测犬血液中心丝虫共生体-沃尔巴克氏体DNA,了解海南海口犬心丝虫的自然感染及沃尔巴克氏体的基因分型情况。随机以海南流浪狗中心和海口市宠物医院的60只家犬作为指示动物,使用真空采血管抽取家犬全血,应用PCR扩增犬血中犬心丝虫沃尔巴克氏体丝状热敏感蛋白基因(fts Z基因)片段以检测心丝虫感染犬外周血液中的沃尔巴克氏体DNA,然后对阳性片段进行测序,并将所测序列与Gen Bank中注册的基因序列进行比较分析。结果显示,共检测60只家犬血液,其中发现3只犬为心丝虫沃尔巴克氏体阳性,阳性率5.0%。系统发育树对比结果显示,海口犬源犬恶丝虫沃尔巴克氏体与来自中国成都犬恶丝虫沃尔巴克氏体的fts Z基因序列的同源性最高。同时,显示不同宿主和不同地区的犬恶丝虫沃尔巴克氏体形成一个支系。     

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。     

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。     

昆虫双胸复合体(BX-C)基因研究进展

双胸复合体(BX-C)作为Hox基因簇的两个复合体之一,包括Ultrabithorax(Ubx)、abdominal-A(abd-A)、Abdominal-B(Abd-B)3个基因及其间的顺式调控区域,在动物躯体模式的发育过程中具有重要作用。昆虫双胸复合体基因主要规定其后胸及腹部形态的特异性,通过与其上、下游靶基因一起或以自身基因间的相互调控作用行使功能。本文以模式昆虫果蝇为主,结合家蚕、蝴蝶、赤拟谷盗等,对双胸复合体在昆虫体节规定、附件发育及内部器官分化等过程中的作用与基因间的相互调控关系进行了综述。     

7种昆虫质型多角体病毒基因组密码对的使用模式分析

质型多角体病毒(cypoviruses,CPV)是昆虫常见病原微生物。采用生物信息学方法对7种昆虫CPV基因组编码序列进行密码对使用模式分析,探究昆虫CPV基因组特征。分析结果表明:昆虫CPV基因组中密码对的使用是非随机的,密码对组合NNA→ANN、NNG→GNN、NNU→CNN、NNU→UNN中的多数密码对是CPV负偏好性密码对,密码对组合NNA→CNN、NNA→UNN、NNG→CNN、NNU→GNN中的多数密码对是CPV正偏好性密码对;残值最高的10个密码对与残值最低的10个密码对中有4个共用密码子(AAA、AAG、GAU、UAU),进一步说明密码对使用的偏好性;不同CPV间的基因组密码对使用偏好性程度相近,但极端偏好性密码对种类不同。同一电泳型CPV在聚类分析中的距离较近,说明同一电泳型CPV的基因组密码对使用模式相似,并且系统发育分析结果与基于密码对使用模式的聚类分析结果一致,说明CPV基因组密码对使用模式分析可用于研究其基因组进化。昆虫CPV基因组密码对使用具有偏好性,这种偏好性是其基因组特征的一种表现。     

禽大肠杆菌外膜蛋白基因C(ompC)的序列分析

根据 Gen Bank中人源大肠杆菌 K- 12外膜蛋白基因 C(omp C)的核苷酸序列设计引物 ,应用 PCR方法从禽大肠杆菌 O2 、O78株及它们的融合双价弱毒菌株 O2 ,78(Norr Chlr)中分别扩增得到 omp C基因 ,序列测定及分析比较发现 ,3个菌株的 om p C基因均由 170 2 nt组成 ,核苷酸序列完全相同 ,只有 1个大的开放性阅读框 (ORF) ,长 10 92 bp,编码由 36 3个氨基酸组成的前 Om p C蛋白 ,前 2 1个氨基酸残基组成信号肽 ,成熟的 Omp C蛋白由 342个氨基酸残基组成 ,Mr为 4 0 0 0 0。其氨基酸序列也完全相同。从基因水平上证明了禽大肠杆菌 O2 、O78株及融合双价弱毒菌株 O2 ,78(NorrChlr)存在相同的外膜蛋白 C抗原 ,从而为进一步研究 Omp C蛋白的免疫原性奠定了基础     

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。     

牦牛部分功能基因密码子偏好性的聚类分析

本文利用系统聚类法对牦牛部分功能基因进行了密码子偏好性的聚类分析,并同普通牛和猪的相关基因作了对比。结果表明:不同物种间,类型或功能相似的基因具有相近的密码子偏好性;三个物种的基因在类型或功能上的差异决定了其密码子使用偏好性的聚类结果;在功能或类型相近的前提下,物种间的差异在一定程度上决定了密码子使用的偏好性。     

Analysis of Codon Usage Bias of Leptin Receptor Gene in Buffalo

The experiment was aimed to study the synonymous codon usage features of leptin receptor (LEPR) gene in buffalos, the codon usage differences and evolutionary relationships between buffalo and other reference species. The coding region of LEPR gene from 27 river buffalo and 41 swamp buffalo were sequencing,and Bos taurus,Bos mutus,Bos bison,Ovis aries,Capra hircus,Mus musculus and Homo sapiens were chosen as reference species from NCBI database. The results showed that all synonymous codons were used in the LEPR gene of river buffalo and swamp buffalo. Two kinds of buffalo had 28 biased usage codons. Among them,strongly biased codon was AGA (RSCU≥2),which indicated that codon usage features were similar in LEPR gene of two types of buffalo. Furthermore,buffalo and the species compared in this study were bias toward the synonymous codons with A/U at the third codon position in LEPR gene.However,the types and numbers of bias usage codons were different between buffalo and the species compared. Clustering analysis showed that the relationship between river buffalo and swamp buffalo was the closest,and they gathered into one group firstly,then they gathered with Bos taurus,Bos mutus and Bos bison,and further gathered in turn with Ovis aries,Capra hircus,Mus musculus and Homo sapiens.The frequency differences of synonymous codon usage between buffalo LEPR gene and yeast genome were less than that between buffalo and E.coli,Mus musculus genome,suggesting that yeast might be more suitable as an external expression system for buffalo LEPR gene.     

水牛瘦素受体基因密码子使用偏好性分析

试验选取27头河流型水牛和41头沼泽型水牛,以从NCBI数据库中下载的家牛、野牦牛、野牛、绵羊、山羊、小鼠和人的序列作对照,对编码瘦素受体（leptin receptor,LEPR）基因的密码子偏好性及水牛与其他物种间密码子使用的差异和进化关系进行了深入分析。结果发现,所有的密码子在河流型水牛和沼泽型水牛LEPR基因中均有使用,两种类型水牛偏好使用的密码子有28个,其中使用偏好性较强的密码子为AGA（RSCU≥2）,表明河流型水牛和沼泽型水牛LEPR基因密码子使用特征相似。水牛及参考物种LEPR基因均偏好使用以A/U结尾的密码子,但水牛与其他参考物种间偏好使用密码子的种类和数目有差异。密码子使用偏好聚类分析表明,河流型水牛与沼泽型水牛亲缘关系最近,先聚为一类,然后与家牛、野牦牛和野牛聚为一类,再与绵羊、山羊、小鼠和人等物种聚为一类。在密码子使用频率上,河流型水牛LEPR基因与酵母密码子偏好性差异小于与大肠杆菌和小鼠密码子偏好性差异,从而揭示酵母更适合作为水牛LEPR基因的外源表达系统。     

猪FUT2基因密码子使用偏好性分析及优化

为了揭示猪α-（1,2）岩藻糖转移酶2（FUT2）基因密码子使用特性并提高其在外源宿主内的表达量,本研究综合运用EMBOSS Explorer网站和CodonW软件包分析了猪FUT2基因的密码子使用偏好性的相关参数,并与3种模式生物（大肠杆菌、酵母菌和果蝇）基因组密码子使用模式进行比较,最后参照与之最为相近的模式生物基因组密码子使用方式,利用JCat和OPTIMIZER两个密码子优化网站对猪FUT2基因密码子进行优化。结果显示,猪FUT2基因表达水平不高,存在24种偏好密码子,且这24种偏好密码子中有23种以G/C结尾;猪FUT2基因与果蝇基因组密码子使用模式的差异小于大肠杆菌和酵母基因组,表明果蝇更适合猪FUT2基因的外源表达;根据果蝇基因组密码子使用模式优化猪FUT2基因密码子,优化后其适应指数有了明显提高,而整体GC含量没有明显变化,说明在理论上猪FUT2基因优化成功。本研究从翻译水平上揭示了猪FUT2基因的密码子使用特性,为其在遗传改良中选择最佳外源表达系统及提高其在宿主细胞内的表达水平提供一定的理论依据。     

扁蓿豆叶绿体基因组密码子偏好性分析

为阐明扁蓿豆(Medicago ruthenica)叶绿体基因组密码子使用模式,以其50条蛋白编码序列(CDS)为对象,利用软件CodonW 1.4.2、Excel以及在线程序对其ENC,RSCU,GC含量、中性绘图、PR2-plot、最优密码子等进行分析得到以下结果:基因组平均GC含量为40.58％,其中GC1＞ G...     

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.     

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。     

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。