5种家蚕病毒的密码子及密码对使用模式分析

通过分析5种家蚕病毒基因组密码子和密码对使用模式,初步探讨5种家蚕病毒的基因组进化和对宿主的适应策略。采用生物信息学方法对碱基含量(GCall、GC1、GC2、GC3、GC3s)、有效密码子数(ENc)、相对同义密码子使用度(RSCU)、密码对(codon-pair)等进行统计分析的结果表明:5种家蚕病毒的密码子偏好性均较低,病毒间的碱基组成及ENc值差异较小,碱基组成对密码子使用模式影响较小;不同病毒选择不同的偏好性密码子,不同病毒的密码对偏好性程度不同,其中,家蚕类葡萄斑点病毒(Bombyx mori macula-like virus,BmMLV)密码对偏好性最强,家蚕质型多角体病毒(Bombyx mori cypovirus,BmCPV)和家蚕核型多角体病毒(Bombyx mori nucleopolyhedrovirus,BmNPV)密码对偏好性最弱。聚类分析表明BmCPV和家蚕浓核病毒(Bombyx mori densovirus,BmDNV)的密码子使用模式相似,BmNPV和家蚕传染性软化病病毒(Bombyx mori infec-tious flacherie virus,BmIFV)的密码子使用模式相似;BmMLV、BmNPV和BmDNV的密码对使用模式相似,BmIFV和BmCPV的密码对使用模式相似。5种病毒的偏好性密码子和偏好性密码对不同,显示不同病毒的密码子和密码对的进化路径不同,对宿主的适应策略不同。

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。

密码对的使用与基因组进化

以5种真核、20种细菌、10种古菌生物的基因组为样本,分析了编码序列中密码对和基因间序列中三联体对的相对模式数随频数的分布,验证了这种分布符合Γ(α,β)分布。发现分布形状参数!值与生物基因组进化存在明显的相关性;编码序列与基因间序列的进化方式截然不同。随着进化,编码序列的分布形状逐渐向随机分布靠近(α值逐渐增大)。而对基因间序列,古菌与真核生物的分布形状接近,与细菌的分布相差明显。

几种模式生物密码对的偏好模式分析

目的:从进化的角度研究古菌、细菌和真核生物基因组中密码对的使用,得到密码对使用与生物进化的可能的规律。方法:生物统计学。结果:首先,比较了编码序列中密码对出现频数的观测值与理论值之差的分布,发现这种分布基本是随机的;其次,这个分布也表明密码对的使用普遍具有偏好性,且不同物种所偏好的密码对和偏好的程度是不同的;第三,终止密码对的使用也存在偏好性,对于同一个密码子与不同的终止密码组合时,其观察值与理论值的关系依赖于终止密码子的类型。结论:结果表明密码对的使用与基因组进化存在相关性。

几种模式生物密码对的使用和基因组进化

以闪烁古生球菌、枯草杆菌、大肠杆菌、酿酒酵母、拟南芥和线虫基因组为样本,分别分析了编码序列中密码对、基因间序列中三联体对的相对模式数目随频数的分布,验证这种分布是Γ(α,β)分布.发现分布参数与基因组进化相关;另外,比较了密码对的观测值与期望值之差的分布,发现密码对的使用普遍具有偏好性,且不同的物种所偏好的密码对是不同的.

DNA双链密码对使用的不对称性

目的:分析基因组组分极其偏向的厌氧性粘菌和立克次氏体基因中密码对的使用,研究DNA双链密码对使用的不对称性。方法:生物统计学。结果:发现脱卤厌氧粘菌和立克次氏体基因组中分别有17%和21%的密码对在DNA双链上的使用偏好性正好相对,这表明它们的前导链与滞后链上密码对的使用偏好存在差异。因此,影响密码对搭配的重要原因之一是基因所在链的特性。这些特性可能包括:基因方向性偏好、密码子使用偏好、密码子的前后文关系等。结论:造成上述两物种DNA双链间密码对使用不对称的原因可能是DNA链特异的突变偏好性和在复制、转录、翻译水平上的自然选择约束。

7种昆虫质型多角体病毒基因组密码对的使用模式分析

质型多角体病毒(cypoviruses,CPV)是昆虫常见病原微生物。采用生物信息学方法对7种昆虫CPV基因组编码序列进行密码对使用模式分析,探究昆虫CPV基因组特征。分析结果表明:昆虫CPV基因组中密码对的使用是非随机的,密码对组合NNA→ANN、NNG→GNN、NNU→CNN、NNU→UNN中的多数密码对是CPV负偏好性密码对,密码对组合NNA→CNN、NNA→UNN、NNG→CNN、NNU→GNN中的多数密码对是CPV正偏好性密码对;残值最高的10个密码对与残值最低的10个密码对中有4个共用密码子(AAA、AAG、GAU、UAU),进一步说明密码对使用的偏好性;不同CPV间的基因组密码对使用偏好性程度相近,但极端偏好性密码对种类不同。同一电泳型CPV在聚类分析中的距离较近,说明同一电泳型CPV的基因组密码对使用模式相似,并且系统发育分析结果与基于密码对使用模式的聚类分析结果一致,说明CPV基因组密码对使用模式分析可用于研究其基因组进化。昆虫CPV基因组密码对使用具有偏好性,这种偏好性是其基因组特征的一种表现。

闪烁古生球菌基因中密码对的偏好性

目的:如同密码子的偏爱性使用一样,密码对的使用也有偏爱性,为了揭示基因组中密码对使用的规律,对闪烁古生球菌基因组中密码子及其紧邻密码子(密码子对)偏爱分布作较全面的统计分析。方法:生物统计学。结果:通过定义密码对的相对丰度,发现81%的密码子对其紧邻密码子有偏爱性,这种偏爱性与同义密码子的使用有关。此外,通过密码子及其紧邻密码子与全序列六联体的相对丰度比较发现,大约30%的紧邻密码对偏爱性不能用基因组的序列组分来解释。结论:密码对的偏爱性与它的核苷酸组分有显著相关性。

厌氧性粘菌基因组中密码对的使用

分析了厌氧性粘菌(Anaeromyxobacter_dehalogenans_2N-C)基因组中密码对的使用,发现其全基因组中有5.2%的密码对模式是缺失的.分析结果表明其密码对的偏好至少可能是四个方面压力的结果:(1)基因组局部的及整体的GC含量,(2)密码对中二核苷酸的组分,(3)氨基酸的亲疏水性,(4)基因组中二肽的保守水平。

基于密码对使用的基因组进化

以密码对使用偏好性和密码对中二核苷酸频率分别构建了系统发育树。发现用40种模式生物编码序列中密码对的二核苷酸频率构建的系统发育树,明显将生物按进化分成细菌,古菌,真核生物;用密码对使用偏好性指标构建的系统发育树与基于密码对中二核苷酸频率的系统发育树基本一致。结果表明密码对中二核苷酸组分是密码对偏好的决定因素之一。