马传染性贫血病毒驴白细胞弱毒疫苗株囊膜基因的优化及其DNA疫苗体外瞬时表达研究

马传染性贫血病毒(Equine infectious anemia virus,EIAV)的密码子使用频率与哺乳动物间存在着明显差异。为此,对马传染性贫血病毒驴白细胞弱毒疫苗株(DLA-EIAV)囊膜全长基因按照哺乳动物优势密码子的使用原则进行了重新设计和合成,并以此为基础通过重叠延伸PCR、限制酶切等方法得到结合型和分泌型囊膜基因,将其插入含有鸡beta-actin/兔beta-globin复合启动子(AG)的高效表达载体pCAGGS中,构建了EIAV驴白细胞弱毒疫苗株结合型和分泌型囊膜基因的DNA疫苗质粒pCAGGS-opti-bou-env、pCAGGS- opti-sec-env。将构建的质粒纯化后分别转染293T细胞,以间接免疫荧光和Western blot方法检测转染48 h后细胞及上清中囊膜蛋白的表达。结果显示,两种表达质粒均可正确表达EIAV囊膜蛋白,与相对应未优化的表达载体pCAGGS-wt-bou-env和pCAGGS-wt-sec—env相比,密码子优化的基因体外瞬时表达水平有极为显著的提高,而且蛋白表达部位也与预期的结果符合。这一结果为EIAV囊膜蛋白的单抗制备、表位鉴定、免疫试验、新疫苗的开发等奠定了基础。     

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。     

牦牛G蛋白信号转导调节因子2克隆及序列分析

为了初步探讨牦牛RGS2基因的结构和功能,试验采用RT-PCR方法及TA克隆法得到麦洼牦牛RGS2基因,并运用不同的生物信息学软件对序列进行分析。结果表明:牦牛RGS2基因系列含1个540 bp的开放阅读框,共编码178个氨基酸,Gen Bank数据库中登录号为FJ786041。编码Phe的密码子UUU、编码Leu的密码子UUG、编码Ile的密码子AUU等20种密码子为该基因的偏好性密码子,确定的27种最优密码子均以G或C结尾。RGS2氨基酸序列与普通牛、绵羊、山羊相似性分别为99.5%、96.3%、96.1%。系统发育树上,牦牛与普通牛聚在一起,亲缘关系最近。     

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。     

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。     

大肠杆菌基因中密码对使用的规律

为了探讨基因组序列的非随机性对密码对使用的影响程度,揭示依赖上下文的密码对偏爱性(CDCB)可能存在的规律,本文主要对大肠杆菌基因组中密码子及其紧邻密码子(密码对)偏爱作了全面的统计分析。结果发现85%的密码子在其紧邻密码子位点有显著依赖上下文的密码对偏爱性,通过密码对与全序列六联体(三联体对)的相对丰度比较发现,大约35%的密码对偏好性不能用基因组的序列组分来解释。当密码子第二和第三位点核苷酸相同,且紧邻密码子相同时,它们的相对丰度有显著相关性。结果表明我们的数据支持依赖上下文的密码子偏好的主要原因是蛋白质合成精确性选择的假设,即本文结果揭示了依赖上下文的密码对偏好性可能存在的规律,从而为今后进一步研究大肠杆菌基因组中密码对使用偏好性提供参考。     

秀丽隐杆线虫去饱合酶FAT1基因密码子优化及真核表达载体构建

ω-3长链多不饱和脂肪酸对人体的营养和健康具有重要意义,一旦缺乏将会引起人类各种疾病。去饱和酶FAT1基因是在线虫中合成ω-3长链多不饱和脂肪酸最关键的基因。为了对FAT1基因的密码子进行优化,并构建一个真核表达载体,利用JCat软件对FAT1基因进行了密码子优化,得到一个优化后的基因FAT1m。设计突变引物,利用重叠PCR法拼接全长FAT1m基因,并连接到pBudCE载体中。结果表明:FAT1m基因的16个密码子被改造,包括Val 2个,Ser 2个,Gln 8个,Leu 4个,但是并没有改变氨基酸序列。并且把FAT1m基因连接到pBudCE载体,成功构建了真核表达载体pBud-FAT1m。     

经改造的猪IGF-I基因在巴斯德毕赤酵母中的分泌表达

采用酵母偏爱密码子合成五条编码猪IGF-I基因的引物，利用重叠PCR技术拼接获得长度为210bp的猪IGF-I成熟蛋白基因。将该基因插入分泌表达载体pPIC9K中，转化巴斯德毕赤酵母菌。经表型鉴定、PCR分析及G418筛选得到Muts型多拷贝整合菌，以1.5%甲醇诱导培养后，经SDS-PAGE检测表达产物，在7.5 kDa处出现一特异蛋白条带，目的蛋白表达量达410mg/L。Dot blot检测表明，重组蛋白可与抗IGF-I多克隆抗体反应。     

真菌漆酶基因的密码子偏好性分析

漆酶是一种含铜的多酚氧化酶,广泛地存在于各种植物和真菌中。研究使用Codon W和CUSP相关程序对18条真菌漆酶基因CDS序列的密码子使用情况进行分析,比较了真菌漆酶基因与枯草芽孢杆菌、大肠杆菌以及毕赤酵母的密码子偏好性。结果表明,真菌漆酶基因偏好使用以G/C结尾的密码子,29种偏好密码子(相对使用度(RSCU)1)中偏好性较强的密码子有ATC、CTC、CGC、GTC和TAG(RSCU≥1.5);聚类分析发现,AY450404.1和GU480806.1、XM_951846.2和XM_001228805.1及XM_001389488.2和XM_001818019.2聚为一类,与系统分类关系一致,其余都不一致;在密码子的使用频率上,真菌漆酶基因的密码子用法与枯草芽孢杆菌、大肠杆菌和毕赤酵母的基因组密码子用法都有不同程度的偏好差异,其中与大肠杆菌的密码子用法差异最小,故大肠杆菌更适合作为真菌漆酶基因的外源表达宿主。如果要在上述几种表达系统中实现真菌漆酶基因的高效表达则需对真菌漆酶基因的部分密码子进行优化改造。     

芍药AP1(APETALA 1)基因密码子使用的偏好性分析

在前期克隆芍药AP1基因(登录号为KC354376)的基础上,运用CHIPS、CUSP和CodonW在线程序,分析芍药AP1基因的密码子偏好性,并与其他物种的AP1基因以及模式生物的基因组进行比较。结果表明,芍药AP1基因大部分偏好使用以A/T结尾的密码子,29种偏好密码子(RSCU值>1)中,偏好性较强的有CCA、AGG、TCA、GTT(RSCU值≥2);通过比较12种植物的AP1基因密码子偏好性,发现AP1基因在芒果和梨中的表达水平相对较高,而在芍药和牡丹等植物中的表达水平一般,并且大多偏好以A/T结尾的密码子,这可能与该基因的特殊功能有关;聚类分析结果表明,芍药科中芍药与牡丹聚为一类,梨和碧桃聚为一类;在密码子的使用频率上,芍药AP1基因与酵母基因组的差异小于与大肠杆菌和拟南芥基因组的差异,酵母真核表达更适合作为芍药AP1基因的外源表达系统。本研究结果可为芍药AP1基因在遗传改良中选择合适的受体植物、选择较佳的外源表达系统以及提高该基因的表达水平提供参考依据。