瘟病毒属3种病毒多聚蛋白酶基因同义密码子偏爱性分析

【目的】分析黄病毒科瘟病毒属的猪瘟病毒(CSFV)、牛病毒性腹泻病毒(BVDV)和羊边界病毒(BDV)3种病毒多聚蛋白酶基因密码子的使用特点,初步探讨3种病毒多聚蛋白酶基因的进化及对不同宿主的适应策略。【方法】运用EMBOSS软件的CHIPS和CUSP程序及CodonW在线分子生物学软件,分析CSFV、BVDV和BDV的有效密码子数(ENc),碱基GC含量(Gcall),密码子第1、2、3位GC含量(GC1、GC2、GC3),相对同义密码子使用度(RSCU)及同义密码子第3位的GC含量(GC3s),并对3种病毒多聚蛋白酶基因的ENc进行绘图分析。【结果】CSFV、BVDV、BDV 3种病毒多聚蛋白酶基因的ENc值分别为51.205,51.323和52.580,表明3种病毒多聚蛋白酶基因的密码子偏好程度均较低;上述3种病毒多聚蛋白酶基因的GC含量分别为46.84%,45.99%和45.71%,均不超过50%;除BDV多聚蛋白酶基因同义密码子含量表现为GC1>GC3>GC2外,CSFV和BVDV均表现为GC3>GC1>GC2,且除CSFV的GC3为52.02%外,所有病毒的GC1、GC2、GC3均小于50%,可见3种病毒间的碱基组成(GC含量)及ENc值差异较小。RSCU分析表明,与CSFV偏爱使用G/C结尾的密码子不同,BVDV和BDV更偏爱使用以A结尾的密码子,这可能与病毒对宿主的适应策略有关。ENc绘图分析(Nc-plot)说明,碱基组成对密码子使用模式影响较小。【结论】CSFV、BVDV、BDV 3种病毒多聚蛋白酶基因密码子的偏好性较低,这可能是病毒进化过程中对宿主的一种适应策略。     

基于密码子偏性对应分析数据的牛病毒性腹泻病毒分型研究

【目的】牛病毒性腹泻病毒(BVDV)的分型对于阐明病毒的致病机理、分析其流行规律以及其进化意义重大,本文旨在探索一种基于密码子使用偏性的BVDV分型鉴定方法.【方法】应用CodonW计算102株不同BVDV病毒株基因组序列的相对同义密码子使用度(RSCU)等相关参数,并用Excel和STATISTICA软件对其中的对应分析数据进行统计分析,对BVDV毒株在密码子使用偏性方面的差异进行聚类,将结果与基于BVDV RNA聚合酶基因和5′非翻译区序列的分子进化树进行比较.【结果】分析表明,BVDV的对应分析数据分布相对集中于不同象限中,具有型特异性;密码子偏性表现高度的型内相似性,BVDV-1、BVDV-2、BVDV-3分别聚集成一类,与分子进化树分析结果一致.【结论】结果提示,基于密码子使用偏性对应分析数据的聚类分析可以应用于BVDV的分型研究.     

南欧大戟叶绿体基因组密码子偏好性分析

为了揭示南欧大戟叶绿体基因组密码子使用偏性及形成原因，以南欧大戟叶绿体基因组中长度大于300 bp的非重复蛋白质编码序列为研究对象，利用Codon W 1.4.1、CUSP在线程序等生物信息学分析工具对其密码子偏性及使用模式进行分析。结果表明，南欧大戟叶绿体基因组密码子中相对同义密码子使用度>1的有31个，其中以A/U结尾的占71%,表明其偏好使用以A/U结尾的密码子；有效密码子数均值为46.74,说明密码子使用的偏好性较弱；GC₁与GC₂呈极显著相关，GC₃与GC₂、GC₁无显著相关性，表明密码子第3位碱基与其他位置碱基的组成有差异；此外，ENC与GC₃呈极显著相关，说明密码子末尾碱基组成在一定程度上会影响密码子使用偏好性。ENC-plot绘图分析、中性绘图分析、PR2-plot偏倚分析结果表明，影响南欧大戟叶绿体基因组同义密码子使用偏性的主要因素是自然选择，但同时也受到突变压力等其他因素的影响；通过建库分析，筛选出GAU、AUA、UUG等14个最...     

金莲花叶绿体基因组密码子偏好性分析

对金莲花叶绿体基因组中筛选出的49条蛋白质编码序列(CDS)进行密码子使用偏好性(CUB)分析,为研究物种进化和外源基因表达提供依据。结果表明,金莲花叶绿体基因的有效密码子数(ENC)在40.21～55.54波动,密码子的偏好性较弱;ENC与U3s、A3s呈极显著负相关,与G3s、GC3s呈极显著正相关,同义密码子第3位上的碱基含量直接影响密码子使用偏好性和基因的表达水平。相对同义密码子使用度(RSCU)分析发现,每种氨基酸的较优表达密码子RSCU均大于1且都以A或U结尾,最后确定9个密码子为金莲花叶绿体的最优密码子。通过与其他物种密码子使用频率的比较发现,酵母真核表达系统和双子叶模式植物拟南芥分别更适合金莲花叶绿体基因作基因表达和转基因研究的异源受体。     

牛病毒性腹泻病活疫苗BVDV2/JZ05-1株毒力返强试验

研究了BVDV2/JZ05-1株免疫犊牛后是否会出现毒力返强现象.以病毒含量为10-7.26 TCID50/mL的BVDV2/JZ05-1活疫苗滴鼻免疫犊牛(4mL/头),通过疫苗回滴,连续临床观察,采集抗凝血和鼻拭子,对淋巴细胞数量变化进行分析,并从淋巴细胞和鼻拭子中分离病毒.结果表明,BVDV活疫苗BVDV2/JZ05-1株免疫犊牛没有出现BVDV感染的临床症状,淋巴细胞数量正常,鼻拭子和淋巴细胞病毒分离阴性.可见,该毒株对犊牛免疫没有出现毒力返强的现象.     

拟南芥POT基因密码子使用特性分析

运用CodonW程序对拟南芥(Arabidopsis thaliana)POT基因密码子组成、同义密码子使用频率和全长编码区密码子进行分析.结果表明,拟南芥POT基因密码子适应指数(CAI)与同义密码子第三位碱基含量(C3s)、密码子偏爱指数(CBI)均呈显著正相关(P＜0.05),与最优密码子使用频率(FOP)呈极显著正相关(P＜0.01).有效密码子数(ENC)与同义密码子第三位碱基含量(C3s)呈显著正相关(P＜0.05),与GC3s呈极显著正相关(P＜0.01),与同义密码子第三位碱基含量(T3s)呈极显著负相关(P＜0.01).拟南芥POT基因密码子使用相对概率(RSCU)＞1的密码子多以碱基A或T结尾.     

香花枇杷质体基因组序列密码子偏性分析

选取香花枇杷质体基因组进行密码子使用偏好性的生物信息学分析,用于理解其密码子使用偏性的主要原因,为今后该属植物基因的进化、起源以及转化体系中载体构建等方面研究提供借鉴。利用Codon W 1.4.2、SPSS statistics 17.0、Excel 2016和cusp等软件对筛选出的37条基因编码序列密码子进行最优密码子分析、中性绘图分析、ENC-plot和PR2-plot绘图分析。结果表明,ENC平均值为47.02;GC₃与GC₁、GC₂的相关性均不显著;GC_all为39.08%,GC₁（48.79%）>GC₂（40.18 %）>GC₃（28.44%）;RSCU>1的29个密码子中有28个以A或U结尾;PR2-plot绘图分析显示多数位点偏离中心,落于左下方位置;确定了UUU、UUG、CUU等15个最优密码子。香花枇杷叶绿体基因组中,同义密码子的使用偏性较弱（47.02）;密码子的第1、 2位碱基组成比较相似,但均不同于第3位;整体A、U含量大于C、G,末位碱基以A、U为主,且嘧啶的使用频率高于嘌呤;香花枇杷叶绿体基因组密码子的使用模式主要受到选择、突变的和其他因素的综合作用影响。     

IBDV超强毒株和弱毒株VP2基因同义密码子使用偏爱性研究

应用RT-PCR方法扩增并克隆了分离自河南省的30株IBDV超强毒和9株弱毒株VP2基因cDNA序列,研究IBDV超强毒和弱毒株的VP2高变区基因不同位点同义密码子的使用情况。结果表明,超强毒株和弱毒株除特定位点的特征性氨基酸不同外,在同义密码子的使用上也有明显的偏爱性。这预示着同义密码子的使用与VP2基因表达及其表达产物的空间结构有关,进而可能影响到IBDV的毒力。     

翅果油树叶绿体基因组密码子偏好性分析

为明确翅果油树叶绿体基因组密码子使用偏好性，从Gen Bank数据库下载翅果油树叶绿体基因组序列，筛选出合适长度的序列并进行密码子使用偏好及其影响因素分析；使用Codon W软件分析序列得出A₃、T₃、C₃、G₃、GC₃、有效密码子数(ENC)、相对同义密码子使用度(RSCU)等重要参数，并进行相关指数分析、中性绘图分析、ENC-plot绘图分析、PR2-plot分析及最优密码子的确定。结果表明，翅果油树叶绿体基因组密码子不同位点上GC含量分布差异较大，其大小表现为GC₁(41.08%)>GC₂(38.17%)>GC₃(36.55%);ENC平均值为50.95，表明密码子使用偏好性较弱；密码子偏好使用A或U结尾，最终选出的20个最优密码子也均以A或U结尾。中性绘图和ENC-plot绘图分析发现，翅果油树叶绿体基因组密码子内部碱基组成之间不具有显著相关性，选择压力远胜于突变压力；PR2-plot绘图分析...     

猪黑皮质素受体1基因密码子偏好分析

遗传密码子是生命信息的基本遗传单位,每种氨基酸对应1⁶个同义密码子。特定物种在长期进化中形成了适应自身基因环境的密码子使用偏好。运用CHIPS、CUPS和CodonW程序分析猪黑皮质素受体1基因密码子偏好,并与牛、羊、小鼠、人等多种动物的黑皮质素受体1基因密码子偏好进行比较,以期为转基因动物育种提供依据。结果表明,猪偏好使用以C、G结尾的密码子(96.88%),且在整个编码区序列中G+C含量(67.81%)大于A+T(32.19%),该基因在猪体内表达水平很高(CAI=0.849),并且发现,猪的密码子偏好性与牛、犬等动物类似,明显不同于鲀、雀、獾、大猩猩等动物。要实现目的基因在猪MC1R基因中进行定点整合并成功表达和尽可能地提高其表达量,需对目的基因的部分密码子进行改造。     

苦马豆叶绿体基因组密码子偏好性分析

为确定苦马豆叶绿体基因组密码子的使用模式,利用Codon W 1.4.2、CUSP、Chips等软件,对苦马豆叶绿体基因组中可编码蛋白质基因的密码子偏好性进行分析。结果表明,密码子第3位GC含量最低,为27.14％,29个RSCU＞1的密码子中28个以A、U结尾,苦马豆叶绿体基因组密码子偏好以A、U结尾。有效密码子数ENC平均值为47.110,密码子偏好性较弱。GC₁、GC₂与GC₃无相关性,ENC与GC₃相关性显著,GC₃对密码子的偏好性存在影响。中性绘图分析和PR2-plot图分析表明,密码子偏好性主要受到选择因素的影响,而ENC-plot绘图分析发现,密码子偏好性还受到突变因素的影响。最终通过构建高低基因表达库,得到GAA、CGA、UUG、GUU、AUU、UCA、CAU、CAA、CCA、ACU、GCU、UUA、UAU、AAA、GAU、GGU 16个最优密码子。研究结果对苦马豆资源的开发和利用具有重要意义。     

木兰科叶绿体基因组的密码子使用特征分析

木兰科植物是具有重要经济、药用和观赏等价值的原始被子植物,密码子是基因编码区蛋白翻译的核心元件,分析基因组编码区密码子的使用特征,对基因功能和系统进化研究具有重要意义。目前木兰科植物已有29个物种的叶绿体基因组被成功解析和注释。收集已有的木兰科植物叶绿体基因组,系统解析叶绿体基因组编码区的密码子使用特征,并阐释了木兰科植物间的亲缘进化关系。结果表明,29种木兰科植物的叶绿体基因组编码区的同义密码子和最优密码子使用偏好相同,均以A/U结尾,自然选择是叶绿体编码区密码子偏好形成的主要原因。此外,基于29种木兰科植物叶绿体基因组、CDS序列以及密码子偏好特征RSCU值分别构建了系统进化树,分析发现,基于密码子偏好特征的物种间进化关系明显不同于前两者,而叶绿体基因组和CDS序列构建的进化关系更接近物种的真实分类,该结果也进一步支持了位点突变特征和非编码区序列在生物体的进化过程中往往具有重要的作用。     

木兰科叶绿体基因组的密码子使用特征分析

木兰科植物是具有重要经济、药用和观赏等价值的原始被子植物,密码子是基因编码区蛋白翻译的核心元件,分析基因组编码区密码子的使用特征,对基因功能和系统进化研究具有重要意义。目前木兰科植物已有29个物种的叶绿体基因组被成功解析和注释。收集已有的木兰科植物叶绿体基因组,系统解析叶绿体基因组编码区的密码子使用特征,并阐释了木兰科植物间的亲缘进化关系。结果表明,29种木兰科植物的叶绿体基因组编码区的同义密码子和最优密码子使用偏好相同,均以A/U结尾,自然选择是叶绿体编码区密码子偏好形成的主要原因。此外,基于29种木兰科植物叶绿体基因组、CDS序列以及密码子偏好特征RSCU值分别构建了系统进化树,分析发现,基于密码子偏好特征的物种间进化关系明显不同于前两者,而叶绿体基因组和CDS序列构建的进化关系更接近物种的真实分类,该结果也进一步支持了位点突变特征和非编码区序列在生物体的进化过程中往往具有重要的作用。     

影响伪狂犬病病毒同义密码子用法特点的因素分析

为了充分了解伪狂犬病病毒基因组结构和病毒进化机制,计算伪狂犬病病毒各基因(组)Nc值、RSCU值、GC3s含量和双核苷酸组成,分析伪狂犬痛病毒密码子用法特点.采用目前最普遍使用的多变量统计分析方法(对应分析)分析影响伪狂犬病病毒基因组同义密码子用法偏爱性的因素.结果表明:①在GC含量丰富的伪狂犬病病毒基因组中,所有基因都偏爱于以G或C结尾的密码子;②伪狂犬病病毒对CpG、CpC、GpC和GpG 4种双核苷酸具有显著偏爱性,而较少使用ApA、ApT、TpA和TpT 4种双核苷酸;③碱基组成限制、碱基突变压力、翻译选择和基因功能是形成伪狂犬病病毒密码子用法特点的4种因素.伪狂犬病病毒所有基因Nc-GC3s分布图显示有些基因如LLT ORF1、LLT ORF2等的偏向性完全是由于碱基的组成限制.GC3s-GC12s散点图则显示碱基突变和自然选择都是PRV密码子偏向性的形成因素.根据RSCU值进行的对应分析表明伪狂犬病病毒大多数基因密码子用法受基因表达水平和基因功能影响.综上所述,伪狂犬病病毒偏爱于G或C结尾的密码子,且碱基组成限制、碱基突变、翻译选择和基因功能是影响伪狂犬病病毒同义密码子用法特点的主要因素.     

7种睡莲属植物叶绿体基因组密码子偏好性分析

以7种睡莲属植物叶绿体基因组为研究对象,分析其叶绿体基因组的密码子使用偏好性,探讨影响其密码子偏好性形成的主要因素。结果表明,7种睡莲叶绿体密码子使用偏好性相似,基因组序列富含A/T碱基,密码子第3位碱基以A/T结尾为主;有效密码子数（ENc）分别为40.14~61.00、40.14~61.00、40.55~57.61、39.77~57.61、39.55~57.30、39.56~61.00和40.10~61.00,均明显大于35,表明其密码子使用偏好性较弱。ENc-plot、PR2-plot和中性绘图分析表明,它们的叶绿体密码子偏好性形成受自然选择、碱基突变等多种因素共同影响,其中自然选择起主导作用。通过同义密码子RSCU值分析,发现以A/T结尾的高频密码子27个,以G/C结尾的低频密码子26个,进一步依据密码子RSCU和△RSCU值,最终确定出4个最优密码子。此外,基于7种睡莲叶绿体基因组密码子使用偏好特征RSCU值、CDS序列及其全基因组序列分别构建系统进化树,分析发现3种方法构建的物种间进化关系相似,均划分为2大分支,其中Nymphaea alba var.rubra、Nymphaea alba、Nymphaea ampla、Nymphaea capensis、Nymphaea jamesoniana和Nymphaea lotus划归第1分支,Nymphaea mexicana单独形成第2分支。研究结果进一步支持了物种内遗传关系与密码子使用偏好性之间存在一定关系。     

樟叶槭叶绿体基因组序列密码子偏性分析

为确定槭属樟叶槭叶绿体基因组密码子使用模式和原因,通过对樟叶槭叶绿体基因组中筛选的53条基因序列进行中性绘图、ENC-plot与PR2-plot等分析,确定樟叶槭叶绿体基因组密码子偏好性基本特征与其最佳密码子的构成,分析过程中主要使用Codon W 1.4.2、CUSP、R等软件。结果表明,共有28个密码子,且均以A或U结尾,说明樟叶槭叶绿体基因组密码子对A/U结尾偏好。密码子第1、2和3位上的GC平均含量分别为47.04%、39.56%与29.66%,GC平均含量为38.75%,ENC范围在37.60～57.16,其中ENC小于45的只有11个,表明樟叶槭叶绿体基因组密码子存在较弱的偏性。PR2-plot绘图分析显示多数位点偏离中心,落于右下方位置;最优密码子确定为UGU、CAA、GUU等15个最优密码子。该结果为槭属植物叶绿体基因组进化与转化体系中载体构建研究提供参考依据。     

瓜螺线粒体全基因组密码子偏好性分析

【目的】探究瓜螺（Melo melo）线粒体全基因组密码子使用偏好性,明确影响密码子偏好性的因素,为提高基因表达效率及了解瓜螺线粒体基因组的特性和进化方向提供科学依据。【方法】以瓜螺线粒体全基因组序列为研究对象,从中筛选出11条长度大于300 bp且以ATG为起始密码子的非重复基因序列,利用CodonW 1.4.2、Excel 2017及SPSS 22.0等软件进行瓜螺线粒体全基因组密码子偏好性分析。【结果】不同基因序列密码子位置所对应的G+C含量不同,其中,GC₁（密码子第1位所代表的G+C含量）、GC₂（密码子第2位所代表的G+C含量）、GC₃（密码子第3位所代表的G+C含量）的变化范围分别为35.20%~51.90%、16.40%~40.60%和13.10%~34.90%,对应平均值为41.15%、32.29%和23.71%,GC₁和GC₂明显高于GC₃;密码子适应指数（CAI）在0.110~0.180,平均为0.137;密码子偏好性指数（CBI）在-0.272~-0.090,平均为-0.175;最优密码子使用频率（FOP）在0.216~0.339,平均为0.277;有效密码子数（ENC）在36.84~53.75,平均为45.59;总平均亲水性（GRAVY）在0.480~1.394,平均为0.968。有30个同义密码子的相对使用度（RSCU）大于1.00,且主要以A/U结尾。中性绘图分析发现,GC₁和GC₂平均值（GC₁₂）与GC₃的相关系数为-0.438,相关性不显著（P>0.05,下同）;ENC-plot绘图分析结果显示,各散点（基因）均位于标准曲线附近,其中,NAD4、COX2和NAD3基因位于标准曲线上方,COX1、ATP6、NAD1、NAD6、COB、NAD5、COX3及NAD2等8个基因位于标准曲线下方;在对应性分析中,第一、第二、第三、第四向量轴的贡献率分别23.12%、15.19%、13.17%和9.63%,前4轴累计差异为61.12%。综合高频密码子与高表达密码子,最终筛选出4个最优密码子（UUU、GUU、ACU和CAU）,且均以U结尾。【结论】瓜螺线粒体全基因组密码子偏好以A/U结尾的形式,筛选出的4个最优密码子（UUU、GUU、ACU和CAU）均以U结尾。除了自然选择在瓜螺线粒体全基因组密码子偏好性形成中占主导地位外,突变压力和碱基组成也影响其密码子偏好。因此,可通过瓜螺目的基因密码子优化,有效提高外源基因表达且优化性状决定基因,从而加速瓜螺优良亲本培育的进程。     

云南蓝果树叶绿体基因组密码子偏好性分析

以云南蓝果树叶绿体基因组为研究对象，采用Codon W 1.4.2等软件，通过分析云南蓝果树叶绿体基因组52个基因密码子的偏好性，探究影响密码子使用偏性形成的主要因素。结果表明:1) Codon W和CUSP软件分析显示密码子第3位碱基GC含量为28.40%，ENC值>45的基因有39个，说明密码子偏好以AT结尾，且存在较弱偏性。2)中性绘图分析显示，GC₁₂与GC₃的相关系数为0.161 2，相关性不显著，说明密码子第1、第2位与第3位碱基组成存在显著差异。3) ENC绘图结合ENC比值频率表显示，大部分基因距离标准曲线较远，说明密码子偏好性主要受选择的影响。4) PR2-plot分析显示密码子第3位碱基使用频率方面，T>A，G>C，说明密码子偏好性受多重因素影响。5) 确定UUG、UCA、GCU、AAU、GAU和GGA为最优密码子。综上所述，云南蓝果树叶绿体基因组密码子的使用主要受选择的影响，受其他如突变等因素的影响较弱。     

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。     

小粒咖啡铁皮卡叶绿体基因组密码子偏好性分析

为了解铁皮卡叶绿体基因组密码子的使用特征及其成因,以筛选的52条蛋白编码序列为研究对象,利用CodonW和CUSP在线软件对其密码子使用特征进行系统分析。结果表明,基因组各位置的GC含量GC₁、GC₂、GC₃分别为47.47%、39.52%、27.92%,30个高频密码子中,以U结尾占比53.33%,以A结尾占比43.33%,以G结尾占比3.33%,说明铁皮卡叶绿体基因偏好使用NNA 和NNU 型密码子,尤其偏好使用NNU型密码子。有效密码子数（ENC）、密码子适应指数（CAI）、最优密码子频率（Fop）分别为46.85、0.167、0.352,均揭示该基因组的密码子偏性较弱。中性绘图、ENC-plot、PR2-plot以及对应分析揭示密码子的偏好性受到选择及其他因素共同作用,最终确定了AUU、GUU和UCU等20个最优密码子。表明铁皮卡叶绿体基因组密码子的偏性较弱,偏好AU结尾的密码子。密码子的使用偏好性受到突变及选择等多种作用共同影响。