冠状病毒同义密码子使用对mRNA二级结构的影响

从NCBI中获得了45种冠状病毒的mRNA序列总计416条.分别计算了每条编码序列中相对同义密码子使用度(RSCU),然后预测每条mRNA序列的RNA二级结构,计算相应mRNA茎结构含量、环结构含量、单位平均折叠自由能以及mRNA柔性.由此,建立了冠状病毒mRNA二级结构数据库.在此基础上,分析每条mRNA序列同义密码子使用度与mRNA二级结构之间的相关性.分析结果表明,有90%的氨基酸所对应的密码子使用度与mRNA茎结构含量显著相关;有75%的氨基酸所对应的密码子使用度与mRNA环结构含量显著相关;有90%的氨基酸所对应的密码子使用度与单位平均折叠自由能显著相关;有85%的氨基酸所对应的密码子使用度与mRNA柔性显著相关.进一步分析发现,同时与茎结构含量和环结构含量都显著相关的密码子,它们的使用度与两种结构含量的相关性截然相反,在所选的参量中,柔性与同义密码子使用度显示出更好的相关性.结果证实,冠状病毒同义密码子的使用对mRNA二级结构存在很大的影响.

mRNA的二级结构对蛋白质折叠速率的影响

建立了一个包含核酸序列信息的蛋白质折叠数据库。以此为基础,对于每一个蛋白质,计算了其相应编码mRNA序列的茎结构含量、环结构含量、折叠自由能及mRNA的柔性等描述mRNA二级结构特征的基本参量。进一步分析了这些mRNA二级结构参量与相应蛋白质折叠速率的关系。结果表明,mRNA茎结构含量与蛋白质折叠速率呈显著负相关性,而环结构含量则与蛋白质折叠速率呈显著正相关性;同时,mRNA的柔性与相应蛋白质折叠速率呈极显著正相关性。进一步的分析表明,当把蛋白质分为不同二级结构类型和折叠类型后,mRNA的柔性对不同类型蛋白质的折叠速率均为重要的影响因素,而mRNA的茎结构含量和环结构含量主要影响二态蛋白质的折叠。结果证实,mRNA的二级结构对蛋白质的折叠有着重要作用。