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。     

遗传密码子和均一手性的起源问题

针对生命起源研究领域,遗传密码及手性均一性两大难题,提出了新的思路,作者认为：原始密码子应是“３读２”三联体,由于某种氨基酸－ｔＲＮＡ－寡核苷酸复合体之间的聚合反应,导致原始密码子顺序同期编码二肽的同步起经的多态性则反映了进化轨迹,是原始密码子第３位碱基,分发化物结果;同时还认为,手性均一性是周转在代生命分子的独特行为,它必然同代谢系统同步起源,原始的类似糖生成途径可能起到关键性作用。     

不同种类柑橘的密码子用法分析

采用高频密码子分析法,对甜橙Citrus sinensis、温州蜜柑C．unshiu、葡萄柚C．paradisi和柠檬C.limon等4种柑橘的蛋白质编码基因序列（eodon DNA sequence,CDS）进行了分析,计算出了柑橘同义密码子相对使用频率（relative frequency of synonymous codon,RFSC）,确定出了4种柑橘的高频率密码子,发现不同种类柑橘偏爱密码子稍有差别．     

猪Claudin家族基因密码子使用偏好性分析

猪流行性腹泻病毒(PEDV)可通过感染猪肠道上皮细胞引起仔猪腹泻。紧密连接蛋白是肠道黏膜屏障的重要组成部分,而Claudin家族作为重要的紧密连接蛋白之一,是组成肠道黏膜屏障完整性、决定肠道通透性的重要蛋白分子。研究密码子的使用特性有助于进一步了解某一特定基因的分子机制和进化关系。为了揭示Claudin家族基因密码子使用模式,本研究对Claudin家族22个基因编码序列进行分析,利用CodonW和在线网站EMBOSS Explore计算核苷酸组成、相对同义密码子使用度(RSCU)和密码子使用偏性参数,同时分析了Claudin家族基因密码子使用偏好性的影响因素。结果表明:Claudin家族基因主要偏好以G/C结尾的密码子;RSCU值分析发现,11个密码子CUG、AUC、GUG、UCC、CCC、ACC、GCC、CAG、CGC、CGG、GGC偏好性较强,为优势密码子;聚类结果显示,Claudin-3和Claudin-4较为接近,Claudin-10和Claudin-11较为接近;此外,Claudin家族基因密码子偏好性主要受到突变压力影响。分析Claudin家族基因密码子使用模式,旨在揭示这些基因之间的遗传和进化关系,为今后从密码子优化途径提高外源基因的表达水平提供一定的理论依据。     

密码子优化的甲型H1N1流感病毒HA/HA1基因真核载体的构建及初步表达

【目的】构建甲型流感病毒H1N1血凝素基因HA/HA1的真核表达载体,并检测其在BHK-21细胞中的表达。【方法】按照人的偏爱密码子,对H1N1流感病毒的HA/HA1基因进行优化改造,以提高其表达量,经全基因合成后插入到真核表达载体pSNAV中,构建了真核表达质粒pSNAV-Mod. HA与pSNAV-Mod. HA1;质粒转染BHK-21细胞,G418筛选后,用免疫荧光及Western blot技术检测其表达情况。【结果】成功构建了血凝素基因HA/HA1的真核表达载体。经G418筛选得到单克隆,免疫荧光技术和Western blot检测10代,显示Mod. HA和Mod. HA1皆可在BHK-21细胞中稳定表达。【结论】成功构建的流感病毒HA和HA1真核表达载体,可为今后开展多基因表达的基因工程疫苗及H1N1检测试剂奠定基础。     

Synonymous codon usage pattern in model legume Medicago truncatula

Synonymous codon usage pattern presumably reflects gene expression optimization as a result of molecular evolution. Though much attention has been paid to various model organisms ranging from prokaryotes to eukaryotes, codon usage has yet been extensively investigated for model legume Medicago truncatula. In present study, 39 531 available coding sequences (CDSs) from M. truncatula were examined for codon usage bias (CUB). Based on analyses including neutrality plots, effective number of codons plots, and correlations between optimal codons frequency and codon adaptation index, we conclude that natural selection is a major driving force in M. truncatula CUB. We have identified 30 optimal codons encoding 18 amino acids based on relative synonymous codon usage. These optimal codons characteristically end with A or T, except for AGG and TTG encoding arginine and leucine respectively. Optimal codon usage is positively correlated with the GC content at three nucleotide positions of codons and the GC content of CDSs. The abundance of expressed sequence tag is a proxy for gene expression intensity in the legume, but has no relatedness with either CDS length or GC content. Collectively, we unravel the synonymous codon usage pattern in M. truncatula, which may serve as the valuable information on genetic engineering of the model legume and forage crop.     

马铃薯卷叶病毒CP基因的突变及其原核表达

通过人工合成DNA的方法,对马铃薯卷叶病毒外壳蛋白(CP)基因第52～177核苷酸(126bp)这段序列进行了突变,将其中12个AGA、AGG、CGA等精氨酸稀有密码子变成了原核高效表达的同义密码子CGT与CGC,将另外两个AGA精氨酸密码子变成了错义密码。构建了突变基因的原核表达载体pBAD-LRCP2,Bsp1407Ⅰ与MssⅠ酶切及DNA测序结果表明,基因突变符合要求,表达载体的构建正确。在37℃,大肠杆菌工程株TOP10(pBAD-LRCP2)用0.2%L-阿拉伯糖诱导培养4h,SDS-PAGE显示蛋白图谱上有一条36ku的诱导表达的融合蛋白条带,结果表明突变基因在PBAD启动子驱动下在大肠杆菌中实现了表达。     

鸭肠炎病毒核衣壳蛋白密码子偏爱性分析

为给鸭肠炎病毒（DEV）核衣壳蛋白（NP）基因选择良好的宿主表达系统提供参考依据,本研究运用EM-BOSS软件包CHIPS和CUSP程序对DEVNP基因进行了密码子偏爱性分析。结果显示,DEV NP基因的ENC值为51.180,编码NP蛋白的A、I等氨基酸不同密码子的使用频率存在一定的差异;从与DEV NP基因密码子使用频率比值上看,大肠杆菌22个、酵母18个、鸭12个和人20个密码子存在较大的偏爱性。由此可见,编码DEVNP蛋白密码子出现频率较均一,且酵母等真核生物与其密码子偏爱性较为接近,可作为该基因体外表达宿主的首选。     

中华绒螯蟹肌肉抑制素基因(MSTN)同义突变对基因转录和翻译效率的影响

为分析同义突变对基因转录和翻译的影响,实验应用定点突变、体外转录和过表达等技术对中华绒螯蟹肌肉抑制素基因(Es-MSTN)中发现的5个SNP同义突变位点即SNP1(C/T)、SNP2(C/T)、SNP3(C/T)、SNP4(A/G)和SNP5(T/G),及其对应的12种基因型组合(CG、TA、1T、2T、3T、4A、5T、1C、2C、3C、4G和5G)进行了转录和翻译水平的研究。结果显示,12种基因型在体外转录中存在转录效率差异,1C基因型的转录水平最高,而CG和TA基因型的转录水平最低,差异显著;且TA基因型转录水平显著高于CG基因型。对上述基因型在293T细胞中进行过表达研究发现,不同突变基因型在转染后的不同时间(24、36、48、60、72、84、96和108 h)的表达强度存在显著差异,且TA突变基因型的表达强度显著高于CG突变基因型。研究表明,5个同义突变位点对中华绒螯蟹Es-MSTN的转录和翻译具有重要影响,同义突变也可能具有较为重要的生物学意义。     

苋菜AtGAI基因密码子偏好性与进化分析

为明确苋菜AtGAI基因密码子的使用特性,采用CodonW、SPSS软件及EMBOSS在线程序分析苋菜AtGAI基因密码子的偏好性,通过中性绘图、ENc绘图和偏倚分析GAI基因密码子偏好性形成的可能原因。结果表明:1)苋菜AtGAI基因的有效密码子数(ENc)、密码子适应指数(CAI)和GC含量分别为50.75、0.195和41.91%,表明其密码子偏好性较弱,偏好使用A/T结尾的密码子;2)CDS序列及RSCU聚类分析表明,苋菜AtGAI基因与双子叶植物中石竹目含甜菜色素的植物偏好性最相近;3)密码子碱基成分和相关性分析发现,GAI基因的密码子偏好性主要受碱基突变的影响;4)密码子使用频率比较分析发现,酵母真核表达系统更适合苋菜AtGAI异源表达,模式植物拟南芥、烟草、番茄和甜菜均可做为苋菜AtGAI基因的遗传转化受体,其中甜菜是其最理想的遗传转化受体。突变压力是GAI基因密码子偏好性形成的主要因素,苋菜AtGAI基因外源表达和遗传转化时需要根据宿主基因偏好性进行密码子优化和改造。