古老月季叶绿体基因组密码子分析

我国古老月季月月粉具有连续开花、重瓣和标志性茶香等优良性状,是重要的育种材料。为明确月月粉叶绿体基因组密码子的特点,从NCBI网站获得了完整的叶绿体基因组信息,并对所有基因的密码子使用偏性进行计算分析。结果表明,月月粉叶绿体包含53个基因,1～3位密码子GC含量平均值分别为47.08%、39.54%、29.14%,绝大多数密码子前2位的GC含量较高。编码区有效密码子数平均值为46.86,表明其偏性较弱。相关性分析显示密码子第3位与前2位存在明显差异,可能对密码子使用偏性具有关键作用。29个RSCU>1的密码子中以A、U结尾的有28个。中性绘图分析表明,GC₁₂与GC₃间相关系数为0.088,相关性不显著,ENC-plot分析、PR2-plot分析结果表明自然选择在月月粉叶绿体基因组密码子使用模式中起决定性作用,并筛选到16个最优密码子。结果可为月季遗传转化过程中提高外源基因的表达提供有用信息。     

产角蛋白酶毕赤酵母工程菌的构建及酶学性质

将Brevibacillus brevis US575角蛋白酶基因kerUS进行密码子优化,并在毕赤酵母GS115中表达,以提高角蛋白酶产量。结果表明:优化的基因可在毕赤酵母中成功表达,重组角蛋白酶的分子质量约30 ku,最佳反应条件为pH 9.5和60℃,1 mmol/L的Mn~(2+)、Ba~(2+)对角蛋白酶活性有促进作用。此外,重组角蛋白酶易降解干酪素和β角蛋白(羽毛粉),酶促反应最大速度v_(max)=0.019 g/(L·min),K_m=4.64 g/L,比活力=440 U/mg。研究获得的产角蛋白酶重组毕赤酵母具有较好的应用前景。     

小麦抗逆相关转录因子DREB密码子偏好性特征分析

DREB(dehydration responsive element binding)转录因子在植物抵抗干旱、高盐、低温等非生物逆境中发挥着重要作用。为探究普通小麦抗逆相关转录因子DREB密码子的偏好性特征,本研究运用CodonW、CHIPS和CUSP软件程序分析了小麦DREB基因的密码子使用特性,并与13种植物的DREB密码子偏性进行比较。结果表明,小麦DREB基因主要偏好以GC结尾的密码子;根据RSCU值,确定小麦DREB基因的高频密码子有14个;不同作物间DREB基因的密码子选用偏好性存在一定差异;基于DREB编码序列的聚类分析比基于密码子使用偏性聚类分析更能准确地反映物种间的亲缘关系;属于真核生物的酵母菌比属于原核生物的大肠杆菌更适宜作为DREB基因表达的异源受体。小麦DREB与模式植物基因组之间密码子使用偏性差异较小,拟南芥可能比烟草和番茄更适合作为该基因转基因研究的理想受体。小麦DREB密码子偏性分析为该基因的异源表达及分子遗传研究提供了一定的理论依据。     

‘豫杂一号’泡桐叶绿体基因组序列及特征分析

泡桐是中国重要的速生树种,对我国经济发展有着重要作用。以‘豫杂一号’泡桐为材料,IlluminaHiseq2000测序,对其全基因组序列基本结构特征、密码子偏好性和重复序列进行统计分析。结果表明,‘豫杂一号’泡桐为典型的四分体结构,全长序列为154615bp,编码114个基因,含4个rRNA,30个tRNA和80个蛋白质编码基因。该叶绿体全基因组测序的成功促进了叶绿体分子生物学的研究,也为泡桐以及其他物种的遗传育种和创制种质资源奠定了一定的理论基础。     

人溶菌酶密码子优化及其在牛乳腺细胞中高效表达

【目的】分析牛乳腺中7种主要乳蛋白基因密码子使用偏好性,筛选高频密码子和低频密码子,依据其对人溶菌酶基因进行密码子局部优化和全局优化,通过牛乳腺上皮细胞等多种细胞对优化效果进行分析评价,为提高重组人溶菌酶表达量,开发新型、高效、安全的重组人溶菌酶提供理论依据。【方法】利用CodonW和EMBOSS等软件对7种主要牛乳蛋白和人溶菌酶基因密码子偏好进行生物信息学分析,筛选牛乳蛋白基因高频、低频密码子并根据牛乳蛋白基因密码子使用偏好对人溶菌酶基因翻译起始区前22位密码子（LYZop22）和全局密码子(LYZop)分别进行优化。构建人溶菌酶-荧光素酶融合表达载体（pGL3-LYZcw/op22/op）和人溶菌酶过表达载体（pcDNA-LYZcw/op22/op）,将上述载体分别转染牛乳腺上皮细胞(BMEC)、牛成纤维细胞（BFFC）和C127小鼠乳腺上皮细胞等3种细胞,通过荧光素酶、实时荧光定量PCR及Western-blot等方法检测密码子优化对溶菌酶表达的影响。【结果】牛乳蛋白基因密码子偏好以GC结尾,GC3s平均含量为0.537±0.062,而人溶菌酶GC3s含量为0.407,偏好以AT结尾;聚类结果表明,牛乳中酪蛋白与乳清蛋白类基因在密码子使用偏好性上也存在一定差异。依据筛选获得的牛主要乳蛋白基因5个高频密码子（RSCU>1.5）和7个低频密码子（RSCU<0.5）对人溶菌酶基因密码子进行优化并转染多种细胞进行表达效果分析。荧光素酶分析发现,相比野生型溶菌酶密码子（LYZcw）,翻译起始区密码子优化类型LYZop22分别在BMEC、BFFC细胞中提高1.48倍（P<0.01）和1.30倍（P>0.05）;而全局密码子优化类型LYZop分别在BMEC、BFFC中提高2.2倍（P<0.01）和2.44倍（P<0.01）,说明密码子优化能明显提高人溶菌酶在多种细胞中表达量。实时荧光定量PCR结果表明,LYZop22相比LYZcw在BMEC和BFFC细胞中分别提高了2.08倍（P<0.05）和1.5倍（P>0.05）,而LYZop则分别提高了22倍（P<0.01）和17.8倍（P<0.01）,mRNA表达水平与密码子优化后的mRNA二级结构稳定性呈正相关。Western-blot结果也进一步表明,密码子优化后的LYZop22和LYZop能明显提高重组人溶菌酶在牛乳腺上皮细胞中的表达量。上述结果表明,根据牛乳腺中主要乳蛋白基因密码子使用偏好进行密码子优化,能显著提高人溶菌酶在牛乳腺上皮细胞及成纤维细胞中的表达量,且溶菌酶基因全局密码子优化效果优于翻译起始区密码子优化效果。【结论】通过生物信息学分析获得了牛乳蛋白基因使密码子使用偏好及高低频密码子;依据牛乳蛋白密码子使用偏好性对人溶菌酶密码子优化能显著提高重组人溶菌酶mRNA水平和蛋白水平的表达量,为今后利用生物反应器高效生产重组人溶菌酶奠定基础。     

枣类甜蛋白基因家族的鉴定与生物信息学分析

【目的】从枣全基因组中鉴定类甜蛋白(thaumatin like protein,TLP)基因,为枣TLP基因的功能研究与利用提供参考。【方法】通过生物信息学方法从枣基因组数据库中鉴定TLP基因家族成员,并对基因结构、进化、启动子区顺式作用元件和密码子使用性等进行分析。【结果】共鉴定到34个枣TLP基因,位于9条染色体上,分为4种结构类型,基因结构相对较简单;系统发育进化分析归为9个聚类组,其中聚类组5和聚类组6中的成员最多;基因启动子区发现多个与增强基因表达、激素响应和胁迫响应相关的元件;基因密码子使用偏性弱,基因进化主要受碱基突变的影响。【结论】枣基因组中含有34个TLP基因家族成员,数量相对偏少;在植物生长、果实发育和抵御胁迫过程中发挥作用;进化过程中主要受突变选择压力影响。该研究为TLP基因家族的功能分析和遗传育种应用提供了参考和借鉴。     

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。     

基于氨基酸分子中侧链基极性性质的DNA序列分类(英文)

从DNA序列片段个案中密码子分布密度角度出发,提取出DNA序列片段的特征,基于氨基酸分子中侧链基极性性质把氨基酸分成5大类,计算5大类出现的频率,这种考虑生物意义的特征提取方法不仅考虑碱基的含量,还在一定程度上考虑碱基的排列顺序,应用层次聚类分析方法和BP神经网络法对DNA序列片段进行分类。结果表明,2类算法分类结果精度较高,且一致性也较高。说明这种特征提取法比传统的单纯考虑碱基的特征提取法效果更优。     

抗菌肽SMAP-29基因密码子优化及其毕赤酵母表达载体构建

以GenBank发表的绵羊骨髓抗菌肽(SMAP-29)基因(L46854)为模板,选择毕赤酵母偏好密码子,合成SMAP-29成熟肽基因。将合成的基因克隆入pPIC 3.5K载体中构建重组酵母胞内表达载体pPIC 3.5K-SMAP-29,经酶切分析、PCR和测序鉴定证明载体构建成功。表达载体的正确构建为SMAP-29的高效表达和生物学活性研究奠定基础。     

羊口疮病毒B2L基因密码子偏好性分析

B2L蛋白是羊口疮病毒(ORFV)的主要囊膜蛋白,为重要保护性抗原之一,可刺激机体产生强烈的抗体反应。本研究对B2L基因运用Visual Gene Developer生物信息学软件,分析其在大肠杆菌、毕赤酵母、昆虫杆状病毒表达系统中的密码子使用偏好性,从而选择一个最适表达系统,以增加B2L蛋白的表达量。分析表明,B2L基因在昆虫杆状病毒表达系统中会得到更好的表达,这为B2L基因表达系统的选择提供了参考。