五个鸡群中催乳素基因密码子使用频率与产蛋量的关系分析

通过鸡催乳素基因编码区基因扫描,发现3个SNP位点,分别是外显子2的C1607T、外显子5的C5749T和T5821C,3个SNP均没有改变氨基酸的编码.同时发现不同的单倍型间存在不同的密码子使用频率.对5个鸡群共370只鸡进行SSCP的基因型检测,共发现7种单倍型,结合44周龄产蛋量分析,发现不同单倍型的平均产蛋量存在显著性差异.结合密码子使用频率分析,发现使用高频密码子的单倍型个体产蛋量相对高.通过酶联免疫方法检测催乳素表达量,结果显示,使用高频密码子的个体,激素水平较高,其中使用2个高频密码子的单倍型个体和使用1.5个密码子的单倍型个体之间存在极显著差异.研究结果表明,密码子使用频率与产蛋量在一定的范围内呈现正相关趋势.

牛乳蛋白的遗传密码子使用频率分析

研究牛乳蛋白不同氨基酸的密码子使用频率对利用乳腺生物反应器表达目标蛋白过程中密码子的优化具有重要意义。本试验运用ENBOSS的CHIPS和SMS中的密码子使用工具对7种牛乳蛋白编码的基因进行了分析,并将这7个编码序列拼接在一起进行了乳蛋白全基因组的密码子偏爱性研究,同时与绵羊、猪及小鼠的乳蛋白密码子偏爱性进行了比较。结果表明:牛乳蛋白的CHIPS分析Nc值为51.867,αs1-CN、αs2-CN、-βCN、-κCN、α-LB、-βLG、LTF的Nc值分别为52.005、49.967、48.746、58.113、55.514、36.274、47.646,编码牛乳蛋白氨基酸的密码子出现频率较均一;牛乳蛋白V、A、R、I、T、L、Q、P等氨基酸的密码子使用频率与其他物种有较大差异。牛乳蛋白的密码子偏爱性与绵羊最为接近。

思茅松及云南松转录组密码子偏好性比较分析

【目的】比较思茅松Pinus kesiya var.langbianensis和云南松P.yunnanensis转录组中表达基因的密码子使用模式,为运用基因工程技术改造密码子实现思茅松基因异源表达提供理论依据。【方法】利用CodonW1.4.2软件分析思茅松不同组织和云南松转录组密码子碱基组成,同时统计和计算其他相关参数,推断其最优密码子并将其与其他物种的密码子使用频率进行比较。【结果】在云南松和思茅松根转录组密码子的碱基组成方面,云南松为GC12(0.50)>GC3s(0.47),思茅松根为GC12(0.51)>GC3s(0.32);在思茅松不同组织转录组的碱基组成方面,高产脂树皮为GC12(0.49)>GC3s(0.45),低产脂树皮为GC12(0.50)>GC3s(0.41),说明云南松和思茅松不同组织转录组的密码子在第3位上均偏好以AU结尾;它们的CAI值相较于被子植物均较低,这些均说明云南松和思茅松不同组织转录组密码子的偏好性均较弱;且其中性绘图分析和ENC-plot分析说明它们的使用模式均主要受到选择压力的影响;最优密码子分析显示云南松和思茅松根的最优密码子差异较小。通过对思茅松、拟南芥、构巢曲霉、酵母、毛果杨和云南松的密码子使用频率进行比较,发现思茅松与云南松转录组的密码子偏好性极为相似,与构巢曲霉和拟南芥的相对接近,说明构巢曲霉真核表达系统更适合思茅松基因的异源表达。【结论】思茅松和云南松转录组编码序列的密码子使用偏性以选择影响为主,是多种因素共同作用的结果,构巢曲霉是思茅松基因异源表达的最佳表达受体。该结论为今后开展思茅松转基因育种、特定基因的异源表达和生物合成中提高外源基因表达效率提供理论基础和参考依据。

人溶菌酶基因的密码子优化设计及生物信息学初步分析

对猪乳蛋白密码子使用偏好性进行了分析，并基于其使用规则，在不改变编码氨基酸序列的基础上对人溶菌酶基因hLYZ的密码子进行了优化设计和生物信息学初步分析。研究结果表明，人hLYZ基因与猪乳蛋白相关基因的密码子使用频率存在明显差异，

瘤胫果实蝇线粒体全基因组分析与系统发育

【目的】明确瘤胫果实蝇[Bactrocera Bactrocera tuberculata(Bezzi)]线粒体全基因组序列特征,探究其系统发育地位,为瘤胫果实蝇分子标记、物种鉴定和进化遗传学研究提供参考依据。【方法】采用高通量测序技术对瘤胫果实蝇的线粒体全基因组进行测序、组装、拼接和注释,获得基因组全序列,并对基因组基本结构进行分析;选择NCBI公布的果实蝇属近缘种20种实蝇的线粒体全基因组序列,基于最大似然法(Maximum likelihood,ML)进行系统发育分析。【结果】瘤胫果实蝇线粒体基因组序列总长度为15854 bp;具37个基因,其中包含13个蛋白编码基因、22个tRNA基因、2个rRNA基因和1个非编码控制基因。瘤胫果实蝇线粒体基因组全序列A+T含量为73.2%;13个蛋白质编码基因共有密码子3755个,在蛋白质所有22种氨基酸密码子中,UUA(leucine)的使用频率N及相对密码子RSCU使用频率均最高,N(RSCU)为387(3.79);tRNA基因二级结构中,除苯丙氨酸(F)以及苏氨酸(T)缺少假尿嘧啶(T)环和丝氨酸(S1)缺少二氢尿嘧啶DHU环,其余19个tRNA基因均能折叠形成典型的三叶草二级结构,22个tRNA基因中,共存在178处碱基对错配,错配碱基对均为G-U。通过对其近缘种线粒体全基因组的系统发育分析,瘤胫果实蝇与桔小实蝇(Bactrocera dorsalis)和杨桃实蝇(Bactrocera carambolae)聚在一起,表明3种实蝇的亲缘关系较近,与果实蝇亚属的其他种类聚在同个分支上,结果与形态鉴定一致。【结论】首次报道了瘤胫果实蝇线粒体全基因组,GenBank登录号MW 892726,测定和分析的瘤胫果实蝇线粒体基本结构特征,核苷酸组成、系统进化分析,支持瘤胫果实蝇属于果实蝇亚属,为物种诊断、进化生物学和防治研究提供依据。

黑漆实蝇线粒体基因组基因结构分析

为探究黑漆实蝇线粒体基因组基因结构,基于测定的黑漆实蝇的线粒体全基因组,采用DNAMAN V6软件测算线粒体全基因组13个蛋白编码基因(PCGs),22个trnA基因AT skew=(A-T)/(A+T)、GC skew=(G-C)/(G+C)的值,分析黑漆实蝇核苷酸的偏移率;使用Win32 CodonW软件分析蛋白质基因密码子的使用个数以及同义相对密码子RSCU值的使用频率;利用MITOS WebServer和tRNAscan-SE 2.0软件对trnA的二级结构进行分析,为物种诊断、系统发育和进化生物学提供依据。

双生病毒的同义密码子用法及其进化分析

对双生病毒编码基因的变异进行了密码子用法分析,推测双生病毒基因的表达水平普遍不高,而外壳蛋白基因的表达水平相对较高,它们在密码子第3位上偏好使用A或T。双生病毒的密码子用法主要受到突变偏好和翻译选择等因素的影响。双生病毒的密码子使用具有基因特异性和一定程度的寄主特异性。基于相对同义密码子使用频率的聚类分析可以很好反映侵染单子叶植物和双子叶植物双生病毒之间的差异,也在一定程度上反映出双生病毒之间的亲缘关系。

圆红冬孢酵母的密码子用法分析

运用CodonW等软件,分析了圆红冬孢酵母Rhodosporidium toruloides基因组中191个蛋白质编码基因的密码子使用模式,包括密码子3个位置上的GC含量、有效密码子数和密码子使用频率。圆红冬孢酵母有效密码子数ENc值为38.9,密码子GC含量为63%,密码子第三位GC含量为78.3%,且偏好使用G或C结尾的密码子,确定了圆红冬孢酵母R. toruloides的21个高表达优越密码子。研究发现,圆红冬孢酵母与毕赤酵母、酿酒酵母、大肠杆菌和拟南芥在密码子使用频率上有较大差异,而与解脂耶氏酵母和果蝇差异相对较小。研究结果对提高外源基因在圆红冬孢酵母中表达效率及相关代谢工程和合成生物学研究有一定意义。

竹类植物与水稻等其它禾本科作物的系统进化关系及基因序列组成的比较

利用8个全长mRNA基因序列比较了竹类植物和水稻等禾本科作物的系统进化和序列组成等。结果表明,在与水稻、玉米和麦类作物的比较中,竹类植物与水稻有着最近的亲缘关系和更相似的基因序列特征(GC含量分布和密码子使用频率),它们甚至比水稻与玉米或水稻与麦类之间的亲缘关系更近。这一结果提示,水稻作为禾本科植物的模式物种,应与竹类植物存在良好的基因组共线性关系,水稻基因组序列信息对竹类植物基因组研究与分析具有重要参考价值。

斑翅草螽线粒体基因组序列测定与分析

已经测定的昆虫线粒体基因组中,直翅目草螽亚科的疑钩额螽Ruspolia dubia线粒体控制区长度最短,仅70bp。为此,本研究采用L-PCR结合二次PCR扩增策略对另一种草螽亚科昆虫斑翅草螽Conocephalus maculates线粒体基因组序列进行了测定。序列注释发现:斑翅草螽线粒体基因组序列全长15 898 bp,A+T含量为72.05%,基因排列与典型的节肢动物线粒体基因组一致。全部蛋白质编码基因以典型的ATN作为起始密码子,9个蛋白质编码基因具有完整的终止密码子,其余4个以不完整的T作为终止信号。除trnSAGN外,其余21个tRNAs均可折叠形成典型的三叶草结构,依照Steinberg等(1997)线粒体特殊tRNA结构类型-9,trnSAGN的DHU臂形成一个7 nt环,反密码子臂则长达9 bp,含1个突起碱基,而不是正常的5 bp。斑翅草螽与其他直翅目昆虫线粒体基因组的主要区别在于,在trnSUCN和nad1,nad1和trnLCUN基因间各存在一段罕见的、大段的基因间隔序列,长度分别为78 bp和360 bp。其中,位于nad1和trnLCUN之间的基因间隔序列N链可形成一个包含完整起始、终止密码子(ATT/TAA)、编码103个氨基酸的未知开放阅读框。同义密码子使用偏好与线粒体基因组编码的tRNA反密码子匹配情况无关,但与密码子第3位点的碱基组成紧密相关;相对密码子使用频率(relative synonymous codon usage,RSCU)大于1的密码子,其第3位点全部是A或T。在已经测定的直翅目昆虫线粒体基因组tRNAs中,均存在一定数量的碱基错配,且以G-U弱配对为主,表明G-U配对在线粒体基因组中可能是一种正常的碱基配对形式。本研究测定的斑翅草螽线粒体基因组序列,和先前已经测定的直翅目线粒体基因组序列一起,可以为重建直翅目的进化历史提供数据资源。

基于Cytb基因序列探讨蝽亚科11种昆虫的系统发育关系

对蝽亚科6属11种昆虫线粒体DNA细胞色素b基因部分序列进行PCR扩增和序列测定,比较其同源性,统计密码子使用频率并应用生物学软件构建分子系统树。在获得的432bp序列中,碱基T,C,A和G的平均含量分别是38.1,18.2,31.9和11.8%,表现出强烈的AT偏向性;就每个氨基酸密码子来看,第3位点的A+T含量较高,达到85.5%。该序列片段中共有162个核甘酸位点发生变异(约占37.5%),种间序列差异范围为0.9%～19.4%,平均为16.6%,变异较大。以筛豆龟蝽Megacoptacribraria为外群,通过多种方法构建的系统发育树拓扑结构一致,这6属11种昆虫大致形成4个分支:珀蝽属、碧蝽属、菜蝽属3属的关系最接近,形成一个分支;真蝽属的3种聚为1支,与第1支形成姊妹群;曼蝽属的2种形成1支;麻皮蝽位于系统树的基部,为分化较早的1支,是蝽亚科中较为原始的类群。

基于支持向量机的细菌基因组水平转移基因预测

随着各种生物基因组序列测定工作的完成,大量的DNA序列数据涌现出来,为研究在基因组中寻找水平转移基因提供了极大的便利.将基因序列特征分析和支持向量机技术结合起来,通过分析基因序列的特征差异发现水平转移基因.依据以前研究工作的基础,选取了绝对密码子使用频率(FCU)作为序列特征,主要因为它既包含了基因密码子使用偏性的信息,也包含了基因所编码蛋白的氨基酸组成信息,支持向量机利用这些信息进行水平转移基因分析和预测,可以提高预测的准确性.另外,提出了基于分链的水平转移基因预测新方法,即将细菌基因组前导链和滞后链上的基因区别对待,分别进行水平转移基因预测.结果显示,基本预测方法要优于目前预测结果最好的Tsirigos等提出的基于八联核苷酸频率的打分算法,命中率的相对提高率最高达31.47%,而基于分链的方法对水平转移基因的预测取得了更好的结果.

对虾白斑杆状病毒基因中的小顺反子及其表达

通过对虾白斑杆状病毒ＤＮＡ文库和ｃＤＮＡ文库的碱基序列测定和分析，发现 对虾白斑杆状病毒的一个开放阅读框的前导序列中含有一个小顺反子，这个小顺反 子较多使用对虾基因和白斑杆状病毒基因的稀有密码子．试验表明在该基因的前导 序列中存在或不存在小顺反子时，该基因都可在大肠杆菌中诱导表达，但两者的表达 量不同．小顺反子可能对基因的表达具有调控作用．

长心卡帕藻(Kappaphycus alvarezii)表达序列标记分析

分别采用BlastX和Blast2go软件对453条非冗余的长心卡帕藻EST序列进行匹配分析和GO注释。结果表明,有281条序列与蛋白数据库中序列匹配,有132条序列被归属为3个子本体:分子功能、生物学过程和细胞组成。同时筛选到24个与逆境适应相关的基因,包括应对胁迫反应和抗氧化反应的基因。采用GCUA软件,进行长心卡帕藻基因密码子偏倚性的研究。结果表明其密码子偏倚性与其它红藻差别较大,平均G+C含量和密码子的第三位的G+C含量均较其它藻类偏低。上述工作为进一步研究长心卡帕藻基因及其功能奠定了基础。

用Markov链模型研究不同物种的氨基酸丰度

:针对不同的物种 ,利用 Markov链模型分别计算了 E.coli和酿酒酵母 ( S-cerevisiae)的2 0种氨基酸的丰度和变异度 .并与丰度的统计值进行比较 ,二者取得了较好的一致 .

转铁蛋白及其同源类似物cDNA序列比较分析

应用NCBI数据库和计算机分析软件对农业部淡水鱼类种质资源与生物技术重点开放实验室克隆的鲫鱼(Carassiusauratus)转铁蛋白的cDNA序列以及GenBank序列数据库中的27种转铁蛋白及其同源类似物cDNA序列的同源性进行了比较。结果表明:不同种属和来源的转铁蛋白cDNA的同源性均在30%以上;物种分化时间越早,其转铁蛋白基因的同源性越低,相反则越高;不同种属和不同来源转铁蛋白cDNA的进化并不同步,而是由不同途径分别进化的。根据同源性比较结果绘制出它们的系统发育进化树。转铁蛋白基因的进化顺序推测是:微生物转铁蛋白类似物基因、昆虫转铁蛋白基因、黑素转铁蛋白基因、卵转铁蛋白基因、乳转铁蛋白基因、鸟类血清转铁蛋白基因、鱼类血清转铁蛋白基因、哺乳类血清转铁蛋白基因。对cDNA序列的密码子使用频率和密码子使用偏性进行分析,结果表明:密码子使用频率越高或使用偏性越小,说明该密码子编码的氨基酸对蛋白质空间结构的形成和基本生理功能的影响也越重要;在进化上分化时间越早的物种,密码子使用频率和使用偏性的差异较小,反之则较大;在同源性方面,在进化上比较接近的物种,基因的密码子使用频率和使用偏性指标比较接近或基本相同。

原核基因表达的调控

大部份原核基因在其天然宿主的染色体中是单拷贝的,但这些基因的产物在细胞中的分子数可由10到10~6个不等。表1列举了一些大肠杆菌基因产物在细胞中的分子数。每个基因产物的多少是基因表达与各级产物代谢之间平衡的结果,与转录起始频率,转录后加工、mRNA代谢、翻译起始频率、肽链延伸速度、翻译后加工、蛋白质的分泌和代谢等有关。这些过程的调控在很大程度上取决于基因本身的结构。

Analysis of Codon Usage Between Different Poplar Species

Codon usage is the selective and nonrandom use of synonymous codons to encode amino acids in genes for proteins. The analysis of codon usage may improve the understanding of cocion preferences between different species and allow to rebuild the codons of exogenous genes to increase the expression efficiency of exogenous genes, Here, codon DNA sequence （CDS） of four poplar species, including Populus tremuloides Michx., P. tomentosa Carr., P. deltoides Marsh., and P. trichocarpa Torr. ＆ Gray., is used to analyze the relative frequency of synonymous codon （RFSC）. High-frequency codons are selected by high-frequency （HF） codon analysis. The results indicate that the codon usage is common for all four poplar species and the codon preference is quite similar among the four poplar species. However, CCT encoding for Pro, and ACT coding for Thr are the preferred codons in P. tremuloides and P. tomentosa, whereas CCA coding for Pro, and ACA coding for Thr are preferred in P. deltoides and P. trichocarpa The codons such as TGC coding for Cys, TTC coding for Phe, and AAG coding for Lys, are preferred in the poplar species except P trichocarpa. GAG coding for Glu is preferred only in P deltoides, while the other three poplar species prefer to use GAA. The commonness of preferred codon allows exogenous gene designed by the preferred cocion of one of the different poplar species to be used in other poplar species.

G蛋白偶联受体及其类型的预测

G蛋白偶联受体是非常重要的信号分子受体,其功能失调会导致许多疾病的产生。在前期工作的基础上,作者将序列特征分析与支持向量机技术结合起来,通过分析序列的特征差异,对G蛋白偶联受体分子及其类型进行识别。首次提取了G蛋白偶联受体对应的mRNA序列的绝对密码子使用频率作为特征,这主要因为它既包含了基因密码子使用偏性的信息,也包含了基因所编码蛋白的氨基酸组成信息。结果显示:在G蛋白偶联受体序列及其类型预测的问题中,设计支持向量机分类器时,最好选择使用包含基因序列绝对密码子使用频率和蛋白序列双联氨基酸使用频率两部分信息的组合特征作为特征,同时采用径向基核作为核函数。

低蛋白猪日粮添加氨基酸的研究

以密码子使用频率为指导进行低蛋白日粮氨基酸生物配比。低蛋白日粮中添加氨基酸能显著改善猪的生产性能。对照组与试验组Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的日增重分别为561．07g±48．02g，389．27g±27．31g，526．79g±33．72g和476．71g±39．59g。结果表明，密码子的使用频率可以作为指导氨基酸生物配比的参考依据。