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728个基因,按其编码区中GC的含量分成四组(从GC＜0.43到GC＞0.58),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.     

杨树派间不同种的遗传密码子使用频率分析

遗传密码子的简并性特征造成了不同物种使用的密码子存在偏爱性。了解不同物种的密码子使用特点,可以为外源基因导入过程中的基因改造提供依据,从而实现外源基因的高效表达。杨树是世界上广泛栽培的重要造林树种之一,已经成为林木基因工程研究的模式植物。本研究采用高频密码子分析法,对美洲山杨P.tremuloides,毛白杨P.tomentosa,美洲黑杨P.deltoids和毛果杨P.trichocarpa 4种杨树的蛋白质编码基因序列(CDS)进行了分析,计算出了杨树同义密码子相对使用频率(RFSC),确定了4种杨树的高频率密码子,发现虽然不同种类的杨树密码子使用上有一些差别,但是偏爱密码子的差别却很小,共性的密码子占绝大多数。仅有Pro,Thr和Cys等少数几个氨基酸的偏爱密码子有差别。这种“共性”提示我们,用不同种的杨树中任何一种杨树的偏爱密码子所设计的外源基因在其他杨树中也可以使用。     

密码子优化策略在异源蛋白表达中的应用

酶在医疗和生物药物方面有着广泛的应用,不仅可以用来治疗各种疾病,还在临床诊断和人体健康等方面有着重要的影响。利用微生物来表达异源蛋白已经成为获取酶最简单快速的方法。为获得高浓度和高质量的异源蛋白,常用的方法是对基因序列进行密码子优化。传统的密码子优化策略主要基于密码子偏好性和GC含量,忽略了翻译动力学和代谢水平等复杂多样的变化因素。文中从基因水平、转录水平、翻译水平、翻译后水平以及代谢水平等多方面考虑出发,提供了一个较为全面的密码子优化策略,主要包括密码子偏好性、密码子协调性、密码子敏感性、调整基因序列结构以及一些其他影响因素。同时对每种策略的内容、理论支持以及应用范围等方面作了全面的总结,并将各策略的优缺点进行了系统的比较,为异源蛋白表达提供了全方位、多层次、多选择的优化策略,也为酶工业和生物药物等方面提供参考。     

鸟王茶基因密码子偏好性分析

生物体中普遍存在密码子使用偏好性,这对基因的异源表达效率具有较大影响.本研究使用CodonW软件对鸟王茶(Camellia sinensis var.niaowangensis)转录本中1 856个编码氨基酸的基因密码子进行分析,计算其密码子相对使用度,确定了27个最优密码子,并发现最优密码子大多以A或U结尾.通过ENC-GC3关联分析及PR2-plot偏倚分析,发现鸟王茶密码子使用模式受到突变和选择等多种因素的影响.与其他物种对比发现,鸟王茶密码子偏好性与其他物种存在不同程度的差异,其中与杨树及烟草差异最小.由于密码子具有通用性,分析结果对通过重建密码子提高茶树基因在其他植物中的表达效率从而验证鸟王茶基因功能具有一定意义.     

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。     

密码子偏性及其应用

密码子偏性(codon bias)是指生物体中同义密码子非均衡使用的现象.研究密码子偏性可以使人们更好地理解分子进化、翻译调控等生命过程.在介绍密码子偏性的基础上,概述了影响其形成的各生物学基础,并指出其应用和发展前景.     

SARS冠状病毒的密码子偏爱性分析

为了分析SARS(Severe Acute Respiratory Syndrome)冠状病毒的密码子偏爱性(codon preference),为SARS冠状病毒基因表达中宿主系统的选择提供参考。运用EMBOSS(The European Molecular Biology Open Software Suite)的CHIPS(Codon Hetemzygosity in a Protein-codingSequence)和CUSP(Create a eodon usege table)程序对SARS冠状病毒的6个编码蛋白的基因进行分析,并将这6个编码序列拼接在一起进行全基因组的密码子偏爱性分析。分析结果与大肠杆菌、酵母及人的密码子偏爱性进行比较。结果显示SARS冠状病毒的CHIPS分析Nc(effective number of codons)值为53．338,S、E、M、N蛋白、3CL水解酶、RNA聚合酶的Nc值分别为45．733,61．000,59．040,46．618,46．924,51．902。编码SARS冠状病毒A,P,R,S,T,L等氨基酸的不同密码子使用频率有较大差异。大肠杆菌有25个、酵母有12个、人有20个密码子与SARS冠状病毒密码子使用偏爱性差异较大．因此可以得出结论：编码SARS冠状病毒氨基酸的密码子出现的频率较均一。SARS冠状病毒的密码子偏爱性与真核生物较接近,与原核生物相差较远,其基因表达选择在酵母等真核系统可能更为合适。     

Codon Usage Database自动寻错平台CUDer的组建与应用

密码子用法数据库(CUD)是密码子用法与密码子优化研究领域的一个重要的在线服务,为了找出该数据库中潜在的两种不再适用的记录,即已过期的陈旧记录和在遗传密码类型上实际无法有效支持的记录(简称不支持记录),本文通过结合前期自主研发的两个软件BestCodon与CUDassist,组建了CUD自动寻错平台CUDer,并应用于上述问题的研究。结果发现,CUD中存在317条陈旧记录与4条不支持记录。对于陈旧记录,这些记录的物种分类号在NCBI中已发生变更,研究者应该避免使用这些记录的相关数据;对于不支持记录,本文借助CUDer计算得到这些记录正确的密码子用法表(CUT),弥补了当前CUD的不足。此外,该平台也为面向CUD的自动化数据处理,提供了一个新的软件框架,具有一定的借鉴意义。     

马铃薯密码子用法分析及其在t-PA基因密码子改造上的应用

采用bioperl-1.0 工具在红旗LINUX系统下自编了密码子分析软件;通过对马铃薯98个蛋白质编码基因序列（codon DNA sequence）的分析,计算出了马铃薯的密码子用法,并确定出了马铃薯的4个高表达优越密码子;依据马铃薯密码子用法和高表达优越密码子分析结果,对t-PA基因序列进行了密码子的改造,得到了具有马铃薯密码子使用特点的t-PA基因序列,从而为以马铃薯为生物反应器高效生产t-PA奠定了分子基础。 Abstract:Bioperl-1.0 was used under Hongqi LINUX system to programm the codon analysis software.According to the analysis of 98 codon DNA sequences with this software,the codon usage in potato was calculated and 4 codons have been inferred to the optimal codons.The codons of tissue plasminogen activator (t-PA) gene sequence have been reconstructed according to the results.The t-PA gene sequence containing the optimal codons of potato will be used for t-PA production by potato bioreactor.     

关于遗传密码子的3个问题

现行教材只对密码子做了简单介绍,教师教学用书中给出的相关资料也不多。1密码子是如何破译出来的1961年尼伦伯格(Marshall Nirenberg)和马泰(Hein- rich Manhaei)用酶促法合成的尿嘧啶核糖核苷酸长链充当mRNA,加在去除了正常mRNA的细胞抽提物     

密码子

遗传学上把决定氨基酸的不同碱基排列顺序,叫做遗传密码。而密码子是指mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基,即三联体密码予。1密码子的发现和破译最早提出遗传密码这一名词的是量子力学奠基人之一,奥地利物理学家施勒丁格（E．Schrodinser,1944）。第一个提出遗传密码具体设想的是美国物理学家G．Gamov,他通过推算提出了三联体密码子的概念,并且进一步推论一种氨基酸可能不止有一个密码子。克里克（Crick）、布伦纳（S．Brenner）等人以T。噬菌体作为主要研究材料,证实了三联体密码子决定20种不同的氨基酸。第一个用实验破译…     

葡萄基因组密码子使用偏好模式研究

根据完整基因组序列,运用多元统计分析和对应分析的方法,探讨了葡萄全基因组序列密码子的使用模式和影响密码子使用的各种可能因素。结果显示:葡萄密码子偏好性主要受到碱基差异(r=0.925)和自然选择(r=0.193)共同作用的影响,突变压力占了主导因素,自然选择的作用较小。同时基因长度和蛋白质疏水性也对密码子的偏好性有所影响。确定了葡萄的20个最优密码子。     

毕赤酵母的密码子用法分析

通过分析Pichia pastoris的28个蛋白编码基因的同义密码子使用情况并计算该酵母的密码子用法,首次确定出P.pastoris的19个高表达优越密码子。这些结果经与已知的Saccharomyces cerevisiae及Kluyveromyces lactis的密码子用法基本相似,但在氨基酸谷氨酸的密码子选择上截然相反,提示这可能属于P.pastoris所偏爱的密码子用法。     

糜子叶绿体基因组密码子使用偏性的分析

密码子使用偏性（CUB）是生物体重要的进化特征,对研究物种进化、基因功能以及外源基因表达等具有重要科学意义。本研究利用糜子（Panicum miliaceum L.）叶绿体基因组中筛选出的53条蛋白编码序列,对其密码子使用模式及偏性进行了分析。结果表明,糜子叶绿体基因的有效密码子数（ENC）在37.14~61之间,多数密码子的偏性较弱。相对同义密码子使用度（RSCU）分析发现,RSCU > 1的密码子有32个,其中28个以A、U结尾,表明第3位密码子偏好使用A和U碱基。中性分析发现,GC₃与GC₁₂的相关性不显著,回归曲线斜率为0.2129,表明密码子偏性主要受到自然选择的影响;而ENC-plot分析发现大部分基因落在曲线的上方及周围,表明突变也影响了密码子偏性的形成。进一步的对应性分析发现,第1轴为主要影响因素,解释了17.92%的差异,其与ENC、GC_3S值的相关性均达到显著水平,但与CBI、GC_all不相关。最后,9个密码子被鉴定为糜子叶绿体基因组的最优密码子,糜子叶绿体基因组的密码子使用偏性可能受选择和突变共同作用。     

三联体密码子在mRNA二级结构中的分布

对编码成熟肽的ｍＲＮＡ二级结构的分析显示,每个密码子在ｍＲＮＡ二级结构中的位置有一定的倾向性,这种倾向性似乎与相应氨基酸的构象性质相一致。大多数编码疏水氨基酸的密码子位于ｍＲＮＡ二级结构中较稳定的茎区;反之,大多数编码亲水氨基酸的密码子位于柔性的环区。这个结果支持了最近得到的关于ｍＲＮＡ与蛋白质之间存在丰三维结构信息传递的结论。     

草菇密码子偏好性分析

以草菇全基因组编码序列为研究对象,利用软件CodonW1.4.2分析草菇基因组密码子使用模式,确定了草菇的24个最优密码子。利用Create a condon usage table(CUSP)程序分析计算草菇密码子使用频率,并将它与人、酵母、拟南芥、小鼠、斑马鱼、果蝇6个代表性物种及灰盖鬼伞、双孢蘑菇、香菇、平菇4个食用菌进行比较。结果显示草菇密码子偏好性与人、酵母、拟南芥、小鼠、斑马鱼、果蝇和平菇都有较大的差异,与灰盖鬼伞、双孢蘑菇、香菇的密码子偏好性差异较小。利用软件SPSS16.0聚类分析表明密码子偏好性差异大小在一定程度上反映物种间的进化关系,可作为研究物种进化关系的参考。首次以食用菌全基因组为分析对象,解析草菇的密码子偏好性,并将其与其他生物进行比较,这些将为不同来源的外源基因在草菇中的异源表达提供重要参考。     

嗜热毛壳菌基因组密码子偏好性研究

嗜热毛壳菌具有强大的木质纤维素降解能力,将其开发为优异的重组蛋白表达宿主有着广阔的应用前景。蛋白表达宿主的密码子偏好性对重组蛋白的表达水平具有重大影响。为确定嗜热毛壳菌中密码子的使用模式及影响因素,本研究以6 897条CDS序列为对象,对其进行密码子偏好性分析。结果显示,嗜热毛壳菌中GC3的平均含量为66.2%,高于GC1(59.1%)和GC2(45.6%)的平均含量。Effective number of codon(ENC)分析与中性绘图分析结果显示,自然选择是影响嗜热毛壳菌密码子偏好性的主要因素。相关性分析结果显示,芳香族氨基酸比例与GC1含量及蛋白疏水水平呈极显著相关,说明密码子第一位的碱基组成对氨基酸是否具有芳香性影响较大。此外,在嗜热毛壳菌使用频率较高的密码子中,有24个以G/C末端结尾的密码子,进一步确定了23个高表达优越密码子和1个高表达最优密码子(CGC)。通过与其他模式真菌的密码子偏好性进行比较发现：与嗜热毛壳菌在密码子使用频率上差异较小的为嗜热毁丝菌、粗糙脉孢霉,有显著差异的为酿酒酵母。本研究为在嗜热毛壳菌中异源表达重组蛋白提供了目标基因密码子优化的理论依据,为嗜...     

紫花苜蓿叶绿体基因组密码子偏好性分析

为分析紫花苜蓿叶绿体基因组密码子偏好性的使用模式,该文以紫花苜蓿叶绿体基因组中筛选到的49条蛋白质编码序列为研究对象,利用CodonW、CUSP、CHIPS、SPSS等软件对其密码子的使用模式和偏好性进行研究。结果表明:(1)紫花苜蓿叶绿体基因的第3位密码子的平均GC含量为26.44%,有效密码子数(ENC)在40.6～51.41之间,多数密码子的偏好性较弱。(2)相对同义密码子使用度(RSCU)分析发现,RSCU>1 的密码子数目有30个,以A、U结尾的有29个,说明了紫花苜蓿叶绿体基因组A或U出现的频率较高。(3)中性分析发现,GC3与 GC12的相关性不显著,表明密码子偏性主要受自然选择的影响; ENC-plot 分析发现一部分基因落在曲线的下方及周围,表明突变也影响了部分密码子偏性的形成。此外,有17个密码子被鉴定为紫花苜蓿叶绿体基因组的最优密码子。紫花苜蓿叶绿体基因组的密码子偏好性可能受自然选择和突变的共同作用。该研究将为紫花苜蓿叶绿体基因工程的开展和目标性状的遗传改良奠定基础。     

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。     

小红门兰属2种药用植物叶绿体基因组密码子偏好性分析

目的：明确2种兰科小红门兰属植物叶绿体基因组中密码子的使用偏好性,并探索其影响因素。方法：采用CodonW、CUSP、SPSS等软件,对2种兰科小红门兰属药用植物叶绿体基因组中的密码子进行选择分析。结果：通过对2种小红门兰属药用植物分析,发现2个物种叶绿体基因组密码子中的GC含量为35.8%～37.3%,有效密码子数目为47.10%～47.79%,表明其密码子偏好性较弱。中性绘图、ENC-plot、PR2-plot等研究结果显示,选择和突变是影响2种小红门兰属药用植物叶绿体基因组密码子使用偏好性的主要因素。通过比较相对同义密码子使用度RSCU值和ENC值,获得了65个最优密码子。2种小红门兰属药用植物密码子偏好使用A/T结尾,表明其密码子使用偏好性在很大程度上是由自然选择决定的。对其叶绿体基因组密码子的使用偏好性进行分析,并通过外类群聚类法进行验证,最终确定影响小红门兰属植物基因组密码子偏好的关键因子有9种：GUU、UCA、CCA、ACA、UAA、GAU、UGU、AGA、AGG。结论：本研究可为小红门兰属植物叶绿体基因组异源蛋白表达载体的构建与优化提供理论依据。