葫芦巴叶绿体基因组密码子偏好性分析

为探究葫芦巴(Trigonella foenum-graecum L.)叶绿体基因组密码子的使用偏好性,利用Codon W 1.4.2和在线软件CUSP对筛选到的50条蛋白质编码序列密码子进行分析。结果表明：葫芦巴叶绿体基因组密码子末位碱基以A/U为主,GC含量仅为26.25%。ENC取值范围为35.05～53.66,且ENC值>45的有20个,说明葫芦巴大部分基因编码序列的密码子偏性较强。RSCU≥1的密码子有30个,其中16个以U结尾、13个以A结尾。中性绘图分析、ENC-plot分析及PR2-plot偏倚分析结果发现,葫芦巴叶绿体基因组密码子使用偏好性受到突变压力等多种因素的影响,主要因素为自然选择。最终筛选出GCU,AGA,CGU等21个密码子为最优密码子。     

野骆驼基因组密码子偏好性分析

【目的】密码子使用的偏好性普遍存在于几乎所有物种基因组中。试验旨在探究野骆驼(Camelus ferus)基因组密码子的使用偏好性和影响因素,为骆驼基因组研究和密码子优化提供依据。【方法】以野骆驼全基因组数据为材料,通过生物信息学、ENC-plot绘图、Neutrality-plot绘图和PR2-plot绘图等多种分析方法,对野骆驼蛋白质编码基因密码子的使用特性和影响因素进行分析,并与其他动物基因组的密码子偏好性进行比较研究。【结果】野骆驼基因组编码区的GC含量高于AT含量,密码子末位碱基较偏好以G/C结尾。相对同义密码子使用度(RSCU)＞1的有29个密码子,其中14个以C结尾,9个以G结尾。ENC-plot、Neutrality-plot和PR2-plot绘图分析结果表明,野骆驼基因组密码子的使用情况受自然选择和突变的双重影响,主要因素是自然选择。确定了15个主要以C或G结尾的最优密码子,分别为AUC、GGC、CUG、GUG、GCC、UCC、CCC、AGA、ACC、UAC、CAC、AGC、UUG、CAG和CGG。野骆驼与单峰驼、小鼠的密码子使用偏好性较为接近。【结论】野骆驼基因组密码子的使用情况受自然选择和突变的双重影响,导致密码子偏好性的主要因素为自然选择。研究结果可为野骆驼遗传种质资源保护和利用、基因工程、异源基因高效表达提供参考。     

密码子偏好性的相关研究及方法分析

密码子偏好性指的是物种对编码相同氨基酸的同义密码子的不均等使用。这样的现象和生物功能分子蛋白质和遗传信息载体分子DNA有相关联系,因此对其的研究具有非常重要的意义。本文概述了密码子偏好性的研究进展,实现密码子偏好性的生物学基础,并简要介绍了研究密码子偏好性的意义以及研究分析方法以及相关研究在草业科学中应用的意义。     

甜高粱叶绿体基因组特征及密码子偏好性分析

本研究采用高通量测序技术对甜高粱叶绿体基因组进行测序，对组装和注释后的叶绿体基因组进行结构、基因组成及密码子偏好性分析。结果表明，甜高粱(Sorghum bicolor)叶绿体基因组长度为140 644 bp,编码86个CDS基因、38个tRNA基因和8个rRNA基因，检测到31个SSR位点和42个Long repeat序列。甜高粱及其14个近缘种的叶绿体基因组变化不大，IR区边界未发生明显的收缩与扩张。甜高粱叶绿体基因组密码子偏好以A,U结尾，其密码子使用偏性很大程度上受自然选择的影响，而受突变压力的影响小。甜高粱叶绿体基因组的最优密码子14个(ACU,UAG,CCU,CUA,GCU,AGU,GAU,UUA,CGU,GAA,GUU,UCA,CAU,UGU)。甜高粱与高粱Sorghum bicolor MT333845(产地：韩国，栽培种Donganme)、MT333848(产地：韩国，栽培种Sodam Chal)、MT459453(产地：韩国，栽培种ATx623)亲缘关系较近。研究结果将为完善高粱属植物分子育种技术和探究高粱属植物系统发育提供参考。     

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>GC2>GC3；ENC的取值介于35.77～56.62之间，表明密码子使用偏好性较弱；基因组中共有30个密码子RSCU>1，其中29个以A/U结尾；ENC-plot绘图分析结果中多数基因分布于标准曲线下方，22个基因ENC比值在—0.05～0.05之间，密码子偏好性主要受选择影响；PR2-plot分析表明碱基T的使用频率大于A，G大于C，说明密码子偏好性还受其他因素影响；该基因组中共有UUU，UUA，ACU等11个最优密码子并均以A/U结尾。以上研究结果可为扁蓿豆叶绿体基因组优良基因利用提供理论与基础。     

蒺藜苜蓿叶绿体密码子偏好性分析

本文对蒺藜苜蓿叶绿体基因组全序列密码子进行分析,筛选出50条CDS(coding DNA sequence)利用CodonW软件进行分析其密码子使用模式。结果显示,蒺藜苜蓿叶绿体基因组密码子第3位碱基GC含量为26.9%,即第3位密码子富含A和U,ENC值在37.11~51.91之间密码子偏好性较弱。相对同义密码子使用度分析显示RSCU值大于1的密码子有23个,其中以A和U为结尾20个。中性绘图分析显示GC₁₂与GC₃的相关系数为0.341,相关性不显著,回归系数为0.4843;单基因ENC比值多分布在-0.05~0.05,即大部分基因ENC值离ENC期望值较近;对应性分析,第一轴显示了12.50%的差异为主要影响因素,第一轴与ENC和GC₃的相关系数分别为0.091和-0.092,均相关不显著。综合这几项分析发现蒺藜苜蓿叶绿体基因组密码子偏好性主要受到突变的影响,但是并不是唯一的影响因素,其他因素对密码子偏好性也可能有一定的影响。最终通过高表达优越密码子方法确定得出UUA、UUG、CCU等23个密码子为最优密码子,为之后对外源基因进行改造,提高其在叶绿体中的表达效率奠定了基础。     

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。     

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。     

甘肃内生真菌基因组密码子使用的偏好性分析

在翻译过程中,三联体密码子指导氨基酸肽链的合成。长期进化过程中,有些氨基酸对应多个三联体密码子,形成了密码子兼并性。不同物种的基因组中,一些氨基酸偏好使用某种密码子,形成密码子使用的偏好性。突变和自然选择压力是影响密码子使用偏好性的两个主要因素。甘肃内生真菌是一种重要的禾草内生真菌,其主要侵染宿主醉马草,一方面能提高宿主醉马草对生物与非生物的抗性;另一方面产生的有毒生物碱类次生代谢产物毒害家畜。以甘肃内生真菌核基因组为研究对象,通过分析该基因组的基本组成及密码子使用模式,确定最优密码子。同时对各密码子相关指标与基因长度、氨基酸的使用频率等进行相关性分析,明确影响基因组对密码子使用偏好性的主要因素。结果显示,GC3的分布范围主要集中在40%~60%,62.7%的基因有效密码子数使用频率分布在0~0.1,95.4%的有效密码子数低于期望值而且位于期望曲线的右下方,这意味着突变压力是影响甘肃内生真菌密码子使用偏好性的因素之一。然而,中性分析结果显示,GC12和GC3之间呈显著正相关(r=0.110, P<0.01)、回归线斜率为0.2729,表明突变对密码子使用偏好性的影响仅为27.29%,其他因素的影响所占比例约为82.71%。相关性分析结果显示,疏水性氨基酸对甘肃内生真菌密码子使用偏好性的影响系数最大,其次是芳香族氨基酸。此外,在甘肃内生真菌基因组中总共鉴定到26个以C或G结尾的最优密码子,表明甘肃内生真菌偏好使用的密码子可能与第3位的GC含量有关。     

微孢子虫基因组学研究新进展

微孢子虫是专性细胞内寄生虫,被认为是各种经济昆虫、鱼类及人类的致病病原之一。近年来,随着几种重要的寄生于人类及经济昆虫的微孢子虫基因组序列的测定,在比较基因组学及功能基因组学上对微孢子虫的研究成为热点。本文综述了近年来这些方面的相关研究进展。     

密码子偏性的影响因素及研究意义

密码子偏性是指生物体中编码同一种氨基酸的同义密码子的非均衡使用现象,由于这一现象和遗传信息载体分子DNA和生物功能分子蛋白质相关联,所以具有很重要的意义。综述了密码子偏性的影响因素,并简要介绍了研究密码子偏性的重要意义。     

牦牛与普通牛、水牛的X染色体基因编码区比较及密码子偏性分析

【目的】从基因组比对及密码子偏性角度分析牦牛与其他牛亚科动物X染色体,有助于了解牦牛品种差异及系统进化地位,为其适应高原低压低氧环境和密码子优化提供参考。【方法】以牦牛X染色体参考基因编码区序列为参考,与普通牛和江河型水牛X染色体参考基因编码区序列进行基因组比对和基因共线性分析,同时进行基因注释,对过滤后的编码区文件进行相对同义密码子使用频率(RSCU)、ENC-plot、PR2-plot和最优密码子确定等偏性分析。【结果】在牦牛X染色体基因编码区发现了参与气管收缩、肺部呼吸及机体代谢等基因与普通牛和水牛存在差异,如KLHL13、CENPI和PGK1等基因;共线性显示长段由强选择压和突变压下表现出的交换线性区域;密码子分析中3种牛亚科动物密码子使用偏性相似,偏性均较弱,均偏向G/C结尾;强偏性密码子(RSCU≥1.5)均为CUG、GUG、AGA、AGG和UGA;牦牛、普通牛和水牛分别筛选出16、13和9个最优密码子,均以A/U结尾。【结论】牦牛与普通牛、水牛相比面临了更大的选择压力,累计的变异程度更大,三者的密码子偏性受到自然选择作用均大于突变作用。研究结果为牦牛的遗传育种、密码子优化...     

噬菌体vB-EcoP-Bp4尾部蛋白基因的密码子使用偏性分析

为了解噬菌体vB-EcoP-Bp4(简称Bp4)尾部蛋白基因的密码子使用特性,利用生物信息学方法对N4类噬菌体Bp4的3个尾部蛋白基因gp10、gp11、gp13与其他5株同源性较高的噬菌体进行密码子偏性分析。结果表明,噬菌体Bp4尾部蛋白基因与其他5株噬菌体尾部蛋白基因密码子使用模式基本一致,偏爱以A或U的密码子结尾;除了AUG(M)和UGG(W)外,针对Bp4的3个尾部蛋白基因gp10、gp11、gp13分别确定了14种、17种及16种高频密码子。通过6株噬菌体尾部蛋白基因密码子偏性比较和聚类分析发现,Bp4可预测蛋白gp10与ECBP1最相近,尾丝蛋白gp11与EC1-UPM、PhAPEC5较相近,而尾刺蛋白gp13与ECBP1、EC1-UPM最相近。本研究发现噬菌体Bp4尾部蛋白基因密码子使用的偏性结果与同源性高低相一致,将为进一步研究噬菌体Bp4提供依据。     

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。     

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。     

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。     

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。     

香蕉枯萎病4号生理小种密码子使用偏好性分析

为了解香蕉枯萎病4号生理小种基因组的密码子使用特点,掌握其基因编码规律,以香蕉枯萎病4号生理小种基因组的13303条高置信蛋白的编码信息为数据来源,借助CodonW等软件对蛋白质的每个氨基酸编码数据进行了统计分析,研究获得了UCC和CCC等8个密码子为最优密码子,第三个碱基为C的密码子具有更高的选择性。进一步统计分析了mRNA的编码区长度,发现密码子使用偏好性随着编码区的延长而降低,较长编码区的基因对密码子的使用无显著的偏好性。本文分析了4号生理小种的密码子偏好性,为通过密码子优化来降低外源基因在香蕉中的表达,为提高香蕉抗逆研究提供理论依据。     

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。