类球红细菌基因组密码子偏好性分析

密码子偏好性可影响外源基因在其体内的表达,为了解类球红细菌的密码子使用模式,本研究利用CodonW对类球红细菌2.4.1的基因组进行分析。结果显示,类球红细菌密码子的使用偏好性主要受选择压力的影响,在类球红细菌使用频率较高的27个密码子中,其中GC结尾的密码子占85.19%。同时确定了15个高表达优越密码子,除终止密码子外,其余都以GC结尾,表明类球红细菌中的密码子使用偏向于GC结尾的同义密码子。类球红细菌与大肠杆菌和谷氨酸棒状杆菌的密码子在使用偏好性上差别较小,与酿酒酵母的差异相对较大。本研究对开发类球红细菌基因表达宿主以及提高外源基因在类球红细菌中的表达提供理论基础。

普通油茶叶绿体基因组密码子偏好性分析

为了利用叶绿体基因工程技术改良普通油茶的重要经济性状,该研究以普通油茶叶绿体全基因组序列为材料,从中筛选出51条长度大于300 bp且以ATG起始的非重复CDS(Coding DNA Sequence)为对象,利用CodonW软件分析其密码子偏好性。结果表明:密码子第三位GC含量为27.55%,ENC范围在35.23~56.67之间,平均值为46.09;RSCU值大于1.00的密码子数目为30个,其中29个第三位碱基以U或A结尾;中性绘图表明GC12与GC3的相关系数为0.143,相关性不显著,回归系数为0.0573;频数分布显示,55%基因的ENC比值集中分布在0~0.1,25%基因的ENC比值分布在0.1~0.2之间;对应分析结果表明,第一向量轴占10.12%的差异,第二向量轴占9.36%的差异,其余两轴分别占7.97%和7.46%,前4轴累计差异为34.91%。中性绘图、ENC-plot和对应性分析均表明普通油茶叶绿体基因密码子偏好受突变作用,更多受选择的影响。最终取高表达优越密码子和高频密码子共有的CUU、AUU、GUU、GUA、UAA、CAA、AAA、GAC、GAA、CCU、ACU、GCU、GCA、UGU、CGU、AGU、UUG、GGU等18个密码子作为最优密码子。该研究结果为利用叶绿体基因工程技术改良普通油茶重要经济性状奠定了基础。

人类基因同义密码子偏好的特征以及与基因GC含量的关系

对人类的 72 8个基因 ,按其编码区中GC的含量分成四组 (从GC <0 4 3到GC >0 5 8) ,分别考察了这四组样本对同义密码子偏好的特征 ,发现在全部样本中都呈现NTG (N代表四种碱基中的任一种 )特受偏爱和NCG尽量避免的特征 .基因环境中GC含量与C3/G3含量 (密码子第三位C和G的含量 )的相关分析 ,以及四组样本对密码子的偏好都支持以C结尾的密码子在编码中有特殊的优势 ,这种优势有利于保证翻译的准确性 .还考察了各种氨基酸含量随编码区GC含量不同而变化的趋势 .

人类蛋白编码基因外显子谱和同义密码子偏好的研究

从UCSC数据库提取基因序列,通过codon W软件进行密码子偏好性分析。比较分析不同外显子谱的人类蛋白编码基因密码子使用偏好,发现在多外显子基因中,随着基因外显子数增加,NNU和NNA型密码子RSCU值上升,NNC型密码子RSCU值下降,UUG密码子RSCU值增加,而其它NNG型密码子RSCU值下降。作为具有最少外显子数的基因,单外显子基因密码子RSCU值具有异常的表现,表明其具有和多外显子基因不同的起源和进化过程。

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1～6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，明显不同于纯、雀、獾、大猩猩等动物。要实现目的基因在猪MClR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。

敏捷气热菌起始密码子侧翼序列与密码子偏好及基因长度相关性研究

好氧超嗜热古菌敏捷气热菌 (Aeropyrumpernix)mRNA中起始密码子AUG侧翼序列的保守性以及它与密码子使用偏好及基因长度之间具有相关性。AUG侧翼序列的保守性由M1(1)值表示 ,AUG侧翼序列对翻译起始的有效性由AUGCAI值表示。研究表明 :高表达和低表达基因的 - 2 0位到 +13位中某些位点的保守性存在差异 ,其中高表达基因的 - 4位和 - 3位可能与其高表达的特性有关 ;在A .pernix中一个普遍的趋势是 :较短的基因有较高的表达效率 ,较长的基因的表达效率较低。与仅使用密码子偏好相比 ,将AUGCAI值引入到研究古菌在翻译水平上的自然选择更准确。

密码子偏好角度对比研究不同物种肽编码sORFs异同特征

具有蛋白质编码能力的小开放阅读框(sORFs)是一类长度小于100个氨基酸的重要基因组元件,在许多生物过程中发挥着重要作用.然而,由于其序列长度短、表达水平低和缺乏有效的研究方法,多年来在基因组中对sORFs编码肽的研究一直被忽视.近年来,随着核糖体谱、蛋白质组等测序技术的发展,越来越多的研究发现肽编码的转录因子在真核生物和原核生物中发挥着重要的生物学功能,从而引起了人们对转录因子的广泛关注,并逐渐成为生命科学的一个重要研究领域.在此背景下,从密码子偏好性的角度比较了人、小鼠、拟南芥和原核生物中肽编码的sORFs的序列特征.结果表明,不同物种肽编码sORFs具有一定的共性。其中,小鼠、人和原核生物的sORFs密码子偏好性较弱,大多数sORFs密码子的CAI值较低,表明这4个物种的sORFs密码子表达水平较低.进一步的分析表明,不同物种来源sORFs具有一定程度的结构无序特征.

基于多种描述参数的嗜盐古菌Haloarcula hispanica基因组密码子偏好性分析

进化是生物最本质的特征,一直以来,密码子偏好分析是基因组进化研究领域的热点命题之一.文中以极端嗜盐古菌Haloarcula hispanica基因组为研究对象,基于不同密码子偏好描述参数对该基因组大、小染色体及质粒的蛋白质编码基因中密码子使用特点进行了系统研究.结果表明Haloarcula hispanica基因组各组分蛋白质编码基因倾向使用以G/C结尾的密码子,在偏好的26个密码子中只有两个密码子的使用在大、小染色体和质粒之间存在差异.进一步基于多种描述参数的对应分析发现大、小染色体中各参数的相关系数存在相似性,而与质粒则出现了较大的差异,这可能与三者之间的进化关系有关,因而该工作为今后原核生物大小染色体与质粒之间进化关系的研究提供了可靠依据.

甘蓝S-位点基因SRK、SLG和SP11/SCR密码子偏好性分析

S位点是芸薹属植物自交不亲和反应的关键位点,控制自交不亲和反应的识别与启动。为明确甘蓝S位点基因SRK和SLG的S域和SP11/SCR编码序列密码子的使用特性,利用Codon W、SPSS软件、Python程序和EMBOSS在线程序分析甘蓝41个SRK、36个SLG和11个SP11/SCR等位基因的偏好性,同时通过中性绘图、ENC-GC3绘图、PR2绘图及多元统计分析探讨基因密码子偏好性形成原因,并利用不同方法对其进行聚类分析。结果表明,甘蓝SRK、SLG和SP11/SCR基因编码序列富含A/T,密码子偏好以A/T碱基结尾,偏好性较低。自然选择是影响密码子使用模式的主要因素,突变压力为次要因素,还受到二核苷酸丰度的影响。根据RSCU值发现,SRK和SLG基因高表现密码子有4个,SP11/SCR基因有11个。基于RSCU的聚类能够较准确地反应甘蓝SRK、SLG和SP11/SCR等位基因间的关系,并与基于CDS核酸序列的聚类具有一致性和可靠性。根据密码子使用偏好性和聚类关系发现,SRK的S域和SP11/SCR编码序列在密码子偏好性上可能是协同进化的。这为更好理解甘蓝中密码子的分布机制和SRK、SLG和SP11/SCR基因的进化提供新内容。

绵羊BMPR-IB基因密码子使用偏好和适应性进化分析

探讨BMPR-IB编码特点可为提高外源基因在受体物种中稳定、高效表达提供重要依据。本研究运用CHIPS、CUPS和CodonW分析绵羊BMPR-IB基因序列,与不同物种BMPR-IB、模式生物基因组及其他多胎主效基因比较,构建进化树后,利用PAML分析BMPR-IB对环境的适应性。结果表明:绵羊BMPR-IB基因与多胎性状相关的主效基因及除人类、倭黑猩猩和家犬外的不同物种CDS序列中大部分偏好使用G/C结尾密码子,对17种密码子具有偏好性,偏好性较强的密码子为GTG(2.02);绵羊多胎性状相关的BMP-15、GDF-9主效基因,对27种密码子具有偏好性,使用频率最高的为TGT(2.79)。密码子偏好性的聚类结果类似于进化结果,且不同物种的BMPR-IB基因中性选择的作用比例较高;绵羊与3种模式生物基因组密码子使用频率比较发现,小鼠基因组优于酵母和大肠杆菌。本研究结果为今后进一步开展绵羊新基因的发现、功能基因表达调控研究等提供了理论基础。

西藏凹乳芹叶绿体基因组密码子偏好性分析

为揭示影响西藏凹乳芹叶绿体基因组中同义密码子使用偏好和使用模式的因素,本研究利用CUSP在线程序和Codon W 1.4.2、Microsoft Excel、SPSS 19等软件,计算并分析西藏凹乳芹叶绿体基因组53个蛋白质编码基因序列(coding sequences,CDS)的密码子使用偏性指标和碱基组成。结果表明,与G/C相比,同义密码子更偏好使用以A/U结尾的密码子。53条CDS的有效密码子数(effective number of codon,ENC)以及各项偏性指标分析均表明密码子偏好性较弱。GC_(1)和GC_(2)极显著相关,但两者与GC_(3)相关性均不显著,GC_(3)与ENC极显著相关,表明第3位碱基与第一、二位碱基的组成不同,同时GC_(3)会影响密码子的使用偏性。通过中性绘图、ENC-plot、PR2-plot、对应性分析发现自然选择可能在西藏凹乳芹叶绿体基因组同义密码子使用偏性中发挥重要作用,同时也受到突变压力、碱基组成等其他因素的影响;经过筛选得到4个最优密码子AGU、CGU、GGA和UUG。本研究结果为西藏凹乳芹的遗传修饰提供了理论基础,亦有助于丰富其遗传资源。

伯乐树叶绿体密码子役佣偏好分析

以伯乐树叶绿体基因为研究对象,利用CodonW、SPSS、R等软件分析密码子役佣模式。结果表明,伯乐树叶绿体基因多数现役密码子偏好较弱,现役密码子偏好数与第3位GC含量相关性均未达显著水平;单个基因现役密码子数比值多为-0.05~0.10;对应分析中第1轴与现役密码子偏好数、密码子GC总含量、密码子第3位GC含量的相关系数分别为-0.208、-0.013、-0.064,均未发现显著相关性;密码子第3位偏向于使用嘧啶;确定16个最优密码子,其中多以A或T结尾。伯乐树叶绿体基因密码子役佣模式可能由选择和突变及其它因素共同作用形成。此外,为便于论述定义了几个基本术语并以数学语言改写了有效密码子数公式。

须弥葛叶绿体基因组密码子使用偏好性分析

[目的]揭示须弥葛叶绿体基因组中影响其密码子使用偏好和模式的因素。[方法]利用CUSP在线程序、Codon W 1.4.2、Microsoft Excel、SPSS 24.0等软件,计算并分析须弥葛叶绿体基因组中52条蛋白质编码基因序列(coding sequences,CDS)的密码子使用偏性指标和碱基组成。[结果]须弥葛密码子更偏好A/U结尾的密码子。52条CDS的有效密码子数(effective number of codon,ENC)以及各项偏性指标分析结果均提示密码子偏好性较弱。相关性分析显示,ENC与GC_(1)、GC_(2)的相关性均不显著,但与GC_(3)相关性极显著,表明须弥葛密码子第3位碱基组成对其密码子偏好性影响较大。通过ENC-plot、中性绘图、PR2-plot分析发现,须弥葛叶绿体基因组同义密码子使用偏好性的主要影响因素是自然选择;最后筛选出10个最优密码子UUG、CUU、UCC、UCA、CCA、ACA、GCA、UAU、CAU、AGA。[结论]该结果可为须弥葛叶绿体基因组密码子优化、遗传修饰及系统进化的相关研究提供理论依据。

薏苡转录组中密码子使用偏好性分析

密码子是生物的重要组成部分,生物体在进化过程中面对复杂多变的环境会偏好使用一部分密码子来提高适应环境的能力,对物种密码子使用模式进行分析,有利于该物种基因的异源表达。本研究使用Codon W软件对薏苡转录组中54275个基因密码子进行分析,统计密码子的相对使用频率(Relative Synonymous Codon Usage,RSCU),确定了薏苡的26个偏好密码子。这些偏好密码子大多以C和U结尾,通过GC 12-GC_(3)和ENC-GC_(3)关联分析及PR 2-plot偏倚分析,发现薏苡密码子除了受到碱基突变的影响外,还受到了自然选择和其他因素的影响。通过分析将薏苡和其他生物的密码子使用频率,发现薏苡密码子使用频率与其他生物存在一定的差异,但与高粱和拟南芥的差异较小,所以拟南芥或许是异源表达的最佳转化供体。

梨同义密码子用法的初步分析

生物体内密码子使用偏性对外源基因表达存在较大影响。本研究采用CodonW软件和高频密码子分析法,对白梨(Pyrus bretschneideri Rehd)、西洋梨(Pyrus communis Linn)、砂梨(Pyrus pyrifolia Nakai)、秋子梨(Pyrusussuriensis Maxim)4种梨蛋白质编码基因序列(Codon DNA sequence,CDS)进行了同义密码子相对使用频率(relativefrequency of synonymous,RFSC)分析,确定了梨高频密码子共23个,结果同时显示梨不同种之间在密码子使用上具有较高的一致性。

植物抗病基因密码子使用特性分析

植物抗病基因(R基因)相对植物整个基因组进化较快,且作用机制复杂,抗病基因一直是遗传及病理学研究的热点问题。本研究运用CodonW等软件对多种植物的42个不同抗病基因进行密码子偏好性及聚类分析,初步探究了植物抗病基因密码子使用模式。结果表明水稻Xa13、Xa21以及Xa27基因和玉米Hm1基因明显区别于大部分R基因,除了这4个基因外之外,大部分R基因偏好于使用以A或T结尾的密码子,碱基组成AT含量大于GC。TTG、CTT、TAT等28个密码子为R基因的偏爱密码子,其中24个以A或T结尾。聚类结果在一定程度上反映了不同抗病功能基因的相似性及相同抗病基因的差异性。本研究为新的R基因的预测及R基因相关基因工程操作提供了一定参考。

18种苔藓植物rbcL基因的密码子偏性及聚类分析

[目的]以18种具有代表性的苔藓植物的叶绿体rbcL基因为研究对象,利用生物信息学方法探究其碱基组成及密码子使用特征,并用不同方法进行聚类分析。[方法]运用密码子偏性分析软件Codon W 1.4.2、碱基组成分析软件DNA star及EMBOSS的CUSP程序探究18种苔藓植物的密码子使用特征,用EBI的Clustal W模块和SPSS分别基于蛋白编码区(Codoning DNA sequence,CDS)核酸序列和同义密码子相对使用度(relative synonymous codon usage,RSCU)进行聚类分析。[结果]各物种rbcL基因AT含量较高;RSCU>1的密码子多以A/T结尾;18种苔藓植物之间氨基酸对密码子的选择具有较强的相似性;聚类分析中,基于CDS核酸序列的聚类基本反应真实的系统发育分类,而基于RSCU的聚类与其不一致。[结论]rbcL基因偏好使用以A/T结尾的密码子,本文分析的18种苔藓植物在进化上具有较近的进化关系,但基于CDS核酸序列的聚类和基于RSCU的聚类结果不一致,可能是由于进化过程中个别基因发生了突变。

密码子优化的隔孢伏革菌植酸酶基因在毕赤酵母中高效表达

本研究目标是建立隔孢伏革菌植酸酶(6-phy A)分泌表达量高的毕赤酵母株,其作为饲料添加剂,可促进单胃类动物消化道对饲料磷的吸收,减少家畜粪便中磷对环境的污染,又可满足饲料加工的需要。按照毕赤酵母对遗传密码子的偏好性,利用重叠P CR方法人工合成6-phy A,将其插入到p PIC9K载体,构建成6-phy A整合型毕赤酵母表达载体,通过电转化转入G S115酵母细胞,并筛选出M ut+高拷贝转化子。通过S DS-PAGE分析,发现在该酵母细胞克隆株的发酵液中,见有一明显6-phy A条带,经测表达产物酶活性,发现均为对照酵母株的7.5倍以上,说明6-phy A在所构建的毕赤酵母株中成功、有效的表达。

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.

人类基因中同义密码子的偏好与密码子-反密码子间的结合强度密切相关吗?

分析了78个人类基因(19 967个密码子)中同义密码子的偏好使用情况, 计算了同义密码子的相对使用度和各种二核苷酸在密码子2,3位和3,4位的相对出现频率. 同时计算了密码子-反密码子碱基以Watson-Crick 配对时的堆积能. 结果显示人类基因对同义密码子的选择在所有密码子家族中都呈现明显一致的偏好：即偏好使用密码子-反密码子结合作用强的密码子, 恰好是以C结尾的密码子; 避免使用结合作用中度的密码子. 依据结果和数据分析, 推测人类基因对密码子的选择除了受基因组结构中isochore和genome signature 的影响外, 还和密码子-反密码子结合强度密切相关. 这些因素共同作用于人类基因, 从而在所有密码子家族中都呈现出对同义密码子明显一致的偏好现象.