脑心肌炎病毒多聚蛋白编码区起始与终止区的密码子使用模式

文中利用特定区域密码子使用偏嗜性对数公式分析了脑心肌炎病毒(Encephalomyocarditis virus,EMCV)多聚蛋白编码基因的翻译起始区域与翻译终止区域的密码子使用模式。结果表明,EMCV多聚蛋白编码区内翻译起始序列区的同义密码子使用偏嗜性的正负偏差总体是平衡的,但几种在整体多聚蛋白质编码区域内使用为负偏嗜的稀有密码子却倾向于出现于编码起始区和终止区。这一有趣的现象,可利用"稀有密码子调控假说"来解释为EMCV开放阅读框两端的稀有密码子偏好性使用对整体阅读框的表达具有负调控作用。该研究说明"稀有密码子调控假说"不仅适用于细菌,而且也适用于一些RNA病毒基因组。     

脑心肌炎病毒多聚蛋白编码区起始与终止区的密码子使用模式简

文中利用特定区域密码子使用偏嗜性对数公式分析了脑心肌炎病毒（Encephalomyocarditis virus,EMCV）多聚蛋白编码基因的翻译起始区域与翻译终止区域的密码子使用模式.结果表明,EMCV多聚蛋白编码区内翻译起始序列区的同义密码子使用偏嗜性的正负偏差总体是平衡的,但几种在整体多聚蛋白质编码区域内使用为负偏嗜的稀有密码子却倾向于出现于编码起始区和终止区.这一有趣的现象,可利用“稀有密码子调控假说”来解释为EMCV开放阅读框两端的稀有密码子偏好性使用对整体阅读框的表达具有负调控作用.该研究说明“稀有密码子调控假说”不仅适用于细菌,而且也适用于一些RNA病毒基因组.     

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为TYRP1基因选择合适的表达系统及该基因编码蛋白的结构和功能的研究提供依据,运用CodonW软件和Usage Codon在线程序分析山羊酪氨酸相关蛋白1基因密码子偏性,比较不同物种TYRP1基因密码子使用偏性,并比较基于同义密码子相对使用度形成的聚类和基于编码区构建的系统发育结果.结果表明:山羊偏好使用的密码子有27个,以A/T结尾密码子的同义密码子相对使用度值明显偏高.山羊与藏羚羊、黑猩猩、家猫、家牛、家犬、家兔、绵羊、双峰驼、羊驼和野猪在密码子使用上相似,与家马不同.基于同义密码子相对使用度的聚类与基于编码区构建的系统发育结果不同,但TYRP1基因编码区形成的亲缘关系更可靠.     

山羊酪氨酸相关蛋白1(TYRP1)基因密码子偏好性分析

为TYRP1基因选择合适的表达系统及该基因编码蛋白的结构和功能的研究提供依据,运用CodonW软件和Usage Codon在线程序分析山羊酪氨酸相关蛋白1基因密码子偏性,比较不同物种TYRP1基因密码子使用偏性,并比较基于同义密码子相对使用度形成的聚类和基于编码区构建的系统发育结果。结果表明:山羊偏好使用的密码子有27个,以A/T结尾密码子的同义密码子相对使用度值明显偏高。山羊与藏羚羊、黑猩猩、家猫、家牛、家犬、家兔、绵羊、双峰驼、羊驼和野猪在密码子使用上相似,与家马不同。基于同义密码子相对使用度的聚类与基于编码区构建的系统发育结果不同,但TYRP1基因编码区形成的亲缘关系更可靠。     

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。     

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。     

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．     

莴苣线粒体基因组密码子使用偏好性分析

为了分析栽培莴苣Lactuca sativa‘Salinas’和野生莴苣Lactuca saligna的线粒体基因组密码子使用特征差异,对2种莴苣的线粒体基因组编码序列进行密码子使用偏好性研究,比较其密码子偏好性形成的影响因素和演化过程。结果表明：栽培莴苣和野生莴苣线粒体编码基因的总GC含量分别为43.43%和42.54%,富含A/T碱基。2种莴苣的有效密码子数（ENC）都在36.61～61.00,密码子偏好性较弱。中性绘图分析表明,2种莴苣线粒体编码基因的第1、2位和第3位碱基GC含量较为保守,选择是影响2种莴苣线粒体基因密码子使用偏好性的主要因素。PR2-plot分析表明,2种莴苣线粒体基因第3位碱基更偏好使用嘧啶碱基。ENC-plot分析结果显示,2种莴苣的线粒体基因密码子偏好性主要受到选择压力影响。对2种莴苣的相对同义密码子使用度（RSCU）分析表明,栽培莴苣和野生莴苣分别有28个和29个高频密码子,除亮氨酸外,2种莴苣的高频密码子均以A/U结尾。2种莴苣线粒体编码基因的密码子使用偏好性总体上较接近,但最优密码子存在较大差异。这种差异可能是因为2种莴苣的低表达基因库差异造成的,...     

不同植物CHI基因密码子使用特性及其影响因素分析

查耳酮异构酶(CHI)是类黄酮生物合成早期阶段的一个关键酶,在种皮发育和颜色形成过程中具有重要的调控作用,利用生物信息学软件分析22种植物CHI基因的密码子使用偏好性特点及其影响因素。结果表明:单子叶植物CHI基因偏好以碱基G/C结尾,而双子叶植物对碱基G/C和A/U结尾的偏好程度相似,双子叶植物具有较高的ENC值和较低的Fop值,表明双子叶植物CHI基因具有较弱的密码子偏好性; RSCU值聚类分析显示,AGG、AGA可能为植物CHI基因最优密码子;影响因素分析表明,不同植物CHI基因密码子不同位置的碱基组成差异程度较大,其偏好性主要受自然选择作用中的碱基组成(GC3s、GC12)影响较大,氨基酸平均亲水性(Gravy)对密码子使用偏好也有一定的影响;系统进化显示,大部分亲缘关系较近的物种密码子使用偏性也较相似,但某些传统分类上相似的物种存在一定的差异。     

茶树CsNRT1.1基因密码子使用特性分析

运用CUSP、Condow等程序对茶树CsNRT1.1基因、茶树基因组及不同物种NRT1.1基因进行密码子使用特性分析,并比较了CsNRT1.1基因与不同模式物种密码子使用偏好性差异。结果显示,茶树CsNRT1.1基因编码区偏好使用A/U,密码子结尾偏好使用G/C,RSCU值1的偏好性密码子有26个,其中偏好性较强的只有AGG(RSCU2),并偏好以G/C结尾;CsNRT1.1基因和茶树基因组中密码子偏好性存在差异,共计25个密码子使用偏好性存在明显差异,5个氨基酸密码子偏好性完全一致;CsNRT1.1等少数NRT1.1基因的ENc值较高,CAI、CBI值较低,说明其密码子使用偏好性较低,同时基因表达水平可能较低;CsNRT1.1基因与双子叶植物拟南芥、烟草及酵母菌密码子偏好性差异较小;对NRT1.1基因基于编码基因序列(CDS)组成和基于密码子偏性的聚类分析结果存在一定差异,但在一定程度上都能反映物种间的亲缘关系。     

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.     

香蕉基因组密码子使用偏好性分析

[目的]分析香蕉基因组的密码子组成及使用偏好性,探讨影响密码子偏好性形成的主要因素,为提高香蕉外源基因的表达水平及转基因抗病育种提供参考.[方法]以香蕉基因组的36242条高置信蛋白编码基因CDS序列为研究对象,运用CodonW 1.4.4统计分析香蕉基因组的密码子组成及使用参数,确定最优密码子,并分析密码子使用参数间相关性.[结果]从香蕉基因组数据中筛选获得36242个高置信蛋白编码基因CDS序列,平均长度为1035 bp,GC含量为3.0%~75.8%,其中低于20.0%的仅13个序列,全基因组中GC总含量为50.4%;同义密码子第3位出现G或C的频率为52.9%,比出现A或T的频率高.香蕉基因组的有效密码子数(ENC)介于20.0~61.0,平均为50.7;共有17个最优密码子,其中有15个密码子的第3位是G或C;基因编码区的长度和ENC存在正相关,随着基因编码区长度的增加,对以G或C结尾的密码子使用偏好性逐渐降低,且编码区长度为400~600 bp的基因具有较高的基因表达水平.[结论]香蕉基因组中多数基因的密码子使用偏好性较弱,但少部分基因具有强偏好性,偏好使用以G或C结尾的密码子,且偏好性受核苷酸组成、基因突变及自然选择等因素的影响.     

2种玉兰属植物叶绿体基因组密码子偏好性分析

利用Codon W、CUSP及R语言等软件对2种玉兰属植物叶绿体基因组密码子的使用偏好性进行分析。结果表明：两者叶绿体基因组密码子的GC含量均为GC₁＞GC₂＞GC₃,说明密码子第3位碱基A/U含量高。大部分有效密码子数（ENC）都在45以上,CAI平均值为0.167,说明密码子偏好性弱。ENC−plot、PR2−plot及中性绘图分析表明GC₁、GC₂与GC₃之间相关性不明显;且第3位碱基使用频率为T > A,G > C,说明2种玉兰属植物叶绿体基因组密码子的偏好形成受到自然选择和基因突变的共同影响,自然选择为主要影响因素。利用相对使用度(RSCU) 、ENC值共筛选出30个最优密码子,大部分以A/U结尾,证明二乔玉兰和日本辛夷2种玉兰属植物叶绿体基因组密码子第3位碱基偏好A/U。     

Effect of the Flanking Sequence Architecture of Translation Initiation AUG Codon on Gene Expression Level in Rice

The relationship between the codon usage bias, gene expression level and the AUG context (from -20 to +6 positions relative to the initiator AUG codon) was examined in 541unigene sequences of rice. A significant correlation for CAI values (codon adaptation index) was observed at five nucleotide positions (-19, -18, -9, -4, +5), eight (-19, -18,-14, -9, -6, -4, -1, +5) for CPP (codon preference parameter), and seven (-18, -16, -15,-9, -7, -1, + 6) for mRNA abundance in the flanking sequence of the initiator AUG codon respectively, but a significantly positive correlation for both CAI and CPP at two positions (-4 and +5), indicating that both those positions are evolutionally under the natural selection constraint at the translational level. By site-directed mutagenesis at seven specific positions (-18, -16, -15, -9, -7, -1 and + 6) for allergenic protein that had the highest mRNA abundance in this study, its expression level decreased dramatically 63.3 and 72.5% respectively, indicating the importance of those 7 positions for gene expression. A highly positive correlation (r= 0.625, P＜ 0.01) between AUGCAI and GC content in the flanking sequence of the initiator AUG codon showed a more effective higher GC content on translation initiation efficiency. The strong preference for G or C at those 8 positions (-6, -5, -3, -2, -1, +4, +5 and +6) in the AUG context suggested that an important factor in modulation of the translation efficiency, as well as synonymous codon usage bias, particularly in highly expressed genes.     

Comparative analysis of flower-meristem-identity gene APETALA2 (AP2) codon in different plant species

The flower-meristem-identity gene APETALA2(AP2), one of class-A genes, is involved in the establishment of the floral meristem and the forming of sepals and petals. Codon usage bias(CUB) identifies differences among species, meanwhile dynamic analysis of base composition can identify the molecular mechanisms and evolutionary relationships of a specific gene. In this study, eight coding sequences(CDS) of AP2 gene were selected from different plant species using the Gen Bank database. Their nucleotide composition(GC content), genetic index, relative synonymous codon usage(RSCU) and relative codon usage bias(RCUB) were calculated with R Software to compare codon bias and base composition dynamics of AP2 gene codon usage patterns in different plant species. The results showed that the usage of AP2 gene codons from different plant species were influened by GC bias, especially GC3 s. Overall, base composition analysis indicated that the usage frequency of codon AT in the gene coding sequence was higher than GC among AP2 gene CDS from different plant species. Furthermore, most AP2 gene CDSs ended with AT; AGA, GCU and UGU had relatively high RSCU values as the most dominant codon; the usage characteristic of the AP2 gene codon in Malus domestica was similar to that of Vitis vinifera; Paeonia lactiflora was similar to Paeonia suffruticosa and Solanum lycopersicum was similar to Petunia×hybrida. There was a moderate preference in the usage of AP2 gene codon among different plant species from relatively low frequency of optimal codon(Fop) values and high effective number of codons(ENC) value. This study has revealed the usage characteristics of the AP2 gene codon from the comparision of AP2 gene codon preference and base dynamics in different plant species and provide a platform for further study towards transgenic engineering and codon optimization.     

人类1号染色体可变剪接与普通剪接基因同义密码子的使用分析Ⅱ.基因表达水平和基因长度与密码子使用偏爱

进一步研究基因表达水平和基因长度与密码子使用偏爱之间的关系.多变量统计分析发现,人类1号染色体选择性剪接基因和普通剪接基因密码子使用变化都呈现单一趋势,且它们之间的密码子使用模式也非常相似,推测的高表达基因确实偏爱以 C或G结尾的密码子,基因表达水平与密码子使用偏爱之间的关联也达到显著水平.因此,人类1号染色体高表达基因密码子的使用偏爱可能主要被翻译选择所决定.此外,基因长度与密码子偏爱水平之间也存在高度相关,说明相对较短的基因具有较高的密码子使用偏爱,翻译选择可能缩短了高表达基因的长度从而提高翻译效率.     

马转录因子TBX3基因的密码子使用偏好性分析

为了解马TBX3基因的密码子使用特性,为选择该基因最佳的受体以及合适的异源表达系统提供依据,利用CHIPS、CUSP、Codon W等软件对NCBI公布的马TBX3基因(GenBank登录号为XM_014742147.1)的密码子使用情况进行分析,并将其与马的10个肢体生长和肢体形态形成相关基因、模式生物基因组以及其他物种TBX3基因进行比较。结果表明:马TBX3基因偏好使用G/C结尾的密码子,存在19种偏好使用的密码子(RSCU1.20),其中:GCC、CTG、AGC和GTG偏好性较强(RSCU2.00);10个马相关基因在20种偏好密码子中偏好性较强的只有CTG,17种密码子偏好G/C结尾;通过比较30种动物的TBX3基因密码子偏好性,发现其TBX3基因表达水平一般,并且密码子偏好G/C结尾;基于RSCU值和CDS序列的聚类分析发现,奇蹄目的家马与食肉目的家猫、北极熊聚在一起,可见系统进化树更接近这30个物种的真实系统分类;在密码子的使用频率上,小鼠更适合作为马TBX3基因的外源表达宿主。本研究可为TBX3基因在动物遗传育种改良中选择适合的宿主动物、筛选最佳的外源表达系统以及提高其表达水平提供依据。     

拟南芥和水稻转录因子WRKY同义密码子的偏好性分析

WRKY是植物特有的转录因子家族,主要参与植物的各种防卫反应,调节植物生长发育等。本文运用多元统计分析和相关分析等方法,对拟南芥和水稻WRKY基因的密码子用法进行了分析,发现两个物种WRKY基因的碱基组成不同,水稻基因在密码子第1、2和3位的GC含量均高于拟南芥,第3位差异最大。但两个物种的WRKY基因存在共同的进化趋势,即基因的GC3s逐步增大。对应分析结果显示,拟南芥WRKY基因的密码子使用偏好性受碱基组成等多种因素共同影响,水稻主要受碱基组成和基因表达水平两个因素的影响。最后确定了拟南芥和水稻WRKY基因家族的最优密码子,分别为11个和27个。研究结果为深入开展WRKY基因的进化、表达调控和提高该基因家族新成员预测的准确性等具有重要指导意义。     

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。     

山羊酪氨酸相关蛋白1(TYRP1)基因密码子偏好性分析

\t\t\t\t\t目的\t\t\t\t\t为了确定牛科物种FSHβ基因密码子使用上的偏好性及差异。\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t方法\t\t\t\t\t采用PCR产物直接测序法对36头槟榔江水牛、32头滇东南水牛、26头大额牛和29头中甸牦牛的FSHβ基因编码区序列进行了群体变异检测,并结合已发表的普通牛、野牛、山羊和绵羊的同源序列,对牛科物种FSHβ基因同义密码子使用的偏好性及其差异进行了深入分析。\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t结果\t\t\t\t\t各牛科物种共同偏好使用UUC、CUG、AUC、GUG、UCC、AGC、CCC、CCA、ACC、ACG、GCA、UAC、CAG、ACC、GAC、GAG、UGC、AGA、AGG、GGC等20种密码子。除CCA、GCA和AGA之外,其余密码子均以G/C结尾。编码His的两个同义密码子CAU、CAC在沼泽型水牛中无偏好性,在河流型水牛中则偏好使用CAU。编码Lys的两个密码子AAA、AAG在河流型和沼泽型水牛中无偏好性,在野牛和山羊中偏好使用AAG,而牦牛、普通牛、大额牛和绵羊则偏好使用AAA。基于密码子的RSCU值构建的聚类树显示：河流型与沼泽型水牛聚为一类,牦牛、普通牛、大额牛和绵羊聚为一类,野牛与山羊聚为一类。\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t结论\t\t\t\t\t各牛科物种FSHβ基因在密码子使用上均存在一定的偏好性,但差异较小,且都偏好性使用以G/C结尾的密码子,其中河流型与沼泽型水牛的偏好性最相似。\t\t\t\t\t\t\t\t\t