球孢白僵菌基因组密码子使用模式及其影响因素分析

球孢白僵菌Beauveria bassiana是一类成功用于全球生物防治的重要病原真菌,这是由于其宿主范围广及毒力多样化特性决定的.利用球孢白僵菌已公布全基因组数据,开展密码子使用偏好分析,以理解其基因组特征和宿主适应性.尽管通过密码子指数CAI,CBI,ENc的计算,认为球孢白僵菌密码子使用偏性较弱.但根据RSCU值鉴定最优密码子,发现球孢白僵菌基因组强烈偏好使用第三位碱基G/C的密码子,尤其是C结尾的密码子.对密码子第三位碱基进行PR2分析,发现球孢白僵菌密码子偏好性还表现在倾向于使用嘧啶结尾密码子,即U使用频率高于A,C使用频率高于G.该偏好模式通过相关性分析,认为核苷酸组成是影响球孢白僵菌密码子偏好性的一个重要因素.而ENc图和对应分析则表明除核苷酸组成外,球孢白僵菌密码子使用偏好还受到基因功能及其他多种因素的影响.中性绘图分析认为,球孢白僵菌密码子使用偏好受到外界选择下的定向突变压力作用,并推测该选择来自于其宿主.而该定向突变压力也是加快球孢白僵菌自身基因组进化和毒力多样化的一种动力,使其能适应在700多种昆虫宿主中寄生.     

"兰箭3号"春箭筈豌豆叶绿体全基因组草图及特征分析

箭筈豌豆(Vicia sativa)是自花授粉的二倍体一年生豆科牧草,可为我国高海拔地区的反刍动物提供优质蛋白粗饲料。以"兰箭3号"春箭筈豌豆为研究对象,采用DNase I法纯化叶绿体,利用第二代高通量测序平台Illumina Hiseq2000进行测序,并对"兰箭3号"叶绿体全基因组序列的结构特征进行分析。结果表明,"兰箭3号"叶绿体基因组仅包括一个单拷贝的反向重复序列,其叶绿体全基因组大小为121 883bp,共编码了109个基因,包括4个核糖体RNA(rRNA)基因,29个转运RNA(tRNA)基因,75个蛋白质编码基因和1个假基因。"兰箭3号"在叶绿体基因组结构、基因种类、排列顺序上与其它豆科植物基本一致。其叶绿体全基因组序列已在GenBank注册,序列号为KU053796。"兰箭3号"叶绿体全基因组测序的成功为叶绿体分子生物学研究奠定了基础,并可有效地促进箭筈豌豆遗传育种和分子进化研究。     

DNA序列判别分类模型

[目的]结合生物学知识和数学方法构建DNA序列判别分类模型。[方法]根据氨基酸分子中侧链基的极性性质,从不同序列中氨基酸含量不同提炼出能从碱基含量和碱基排列情况两方面代表序列特征的氨基酸类别信息,用一个四维向量来表征,用马氏距离法和FISHER判别法对给定序列进行分类。[结果]该模型中,2种分类方法所得的样本回代率均达100%,分类一致率为90%。[结论]该模型算法简单,分类结果精度较高,优于仅基于碱基含量的判别分类模型。     

秀丽隐杆线虫fat-1基因密码子优化、克隆及家兔表达载体构建

提取秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)总RNA,采用RT-PCR法扩增出fat-1基因cDNA全长.根据家兔基因密码子使用偏好性,对引自GenBank的fat-1 cDNA序列进行密码子优化,通过全基因合成的方法获得优化后的fat-1基因(命名为opfat-1).将扩增的fat-1 cDNA和opfat-1基因分别与pGEM-T Easy和pUC57载体连接,转化大肠杆菌DH5α,获得2种重组克隆子.2种重组子经双酶切后获得的目的片段分别定向克隆入绿色荧光蛋白真核表达载体pEGFP-C1中,构建重组表达载体,并对其进行PCR、限制性内切酶酶切分析和测序鉴定,结果表明,成功构建了fat-1基因家兔表达载体pEGFP-opfat-1和pEGFP-fat-1,且读码框正确.     

牦牛mtDNA编码蛋白质的基因密码子偏好性研究及聚类分析

对牦牛线粒体DNA(mtDNA)编码蛋白质的基因序列进行分析,探讨基因序列密码子的使用模式和特性,并根据基因序列和密码子的偏好性对牦牛与其他物种间的进化关系进行聚类分析。结果表明,牦牛mtDNA编码蛋白质的基因偏爱使用碱基A以及以A结尾的密码子,UUC、UAC、CAC、CAA等28个密码子为牦牛mtDNA编码蛋白质基因的偏好性密码子。家牦牛与野牦牛亲缘关系最近,首先聚为一类,然后依次与其他牛、山羊、绵羊等物种相聚。     

线虫fat-1基因密码子优化设计

本研究旨在优化线虫fat-1基因,使其在牛肌肉组织中高效表达,为进一步生产fat-1转基因肉牛提供目的基因。试验在不改变fat-1基因编码氨基酸序列的基础上,参考了11个牛肌肉蛋白相关基因的密码子使用频率,对fat-1基因进行了密码子优化。结果发现,共改变了65个碱基,涉及65个密码子、7个氨基酸,约占fat-1基因总碱基数的5.38%,G+C含量从45.08%上升到50.04%,且分布均匀利于基因的表达。结构预测结果显示,该优化后的基因能够在牛肌肉中高效表达。     

不同作物FAD2基因密码子偏好性分析

本研究运用多种软件对12种作物的FAD2基因进行密码子偏好性分析。结果表明:FAD2基因在12种作物中密码子使用偏好性差异很大,禾本科作物玉米、水稻、高粱的FAD2基因有效密码子数(Effec-tive Number of Codons,ENC)在30左右,为偏好性很强的基因;油料作物油菜和亚麻的FAD2基因的ENC值分别为45.49和48.58,为一般偏好性基因;另外6种油料作物和模式植物拟南芥的FAD2基因ENC值都大于50,偏好性较弱。玉米、水稻、高粱、油菜、亚麻、花生和拟南芥的FAD2基因偏好以G或C碱基结尾的密码子,其余5种油料作物的FAD2基因偏好使用以A或T结尾的密码子。在12种作物中,密码子CTC的RSCU值都大于1,属于高频使用的密码子;而CTA、ATA、GTA、AGT、CCC属于低频密码子。在聚类分析中,12种作物基于FAD2基因密码子用法与基于CDS序列的聚类结果大体一致。     

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。     

化香属植物叶绿体基因组密码子偏好性分析

为探究化香属植物叶绿体基因组密码子使用特征,本研究利用CodonW、CUSP和SPSSAU软件分别对圆果化香和化香两种化香属植物的叶绿体基因组密码子使用模式进行分析。结果表明:圆果化香和化香叶绿体基因组蛋白编码序列的GC含量分别37.75%和37.80%,密码子第3位碱基GC含量分别为27.16%和27.25%。有效密码子数在35.19～56.98之间,超过2/3的基因ENC值大于45,表明密码子偏好性较弱。中性绘图、ENC-plot绘图和PR2-plot绘图分析。结果表明:化香属叶绿体大部分基因的密码子偏好性受到自然选择的影响,同时也有部分基因受到突变压力的影响;以ENC值为标准,确定了5组高表达基因和5组低表达基因,共筛选出18个最优密码子,其中16个以A/U结尾。本研究能够为叶绿体基因组密码子优化、提高外源基因表达效率以及系统进化的相关研究提供依据。     

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。