组分距离方法构建基于核糖体蛋白质或氨酰tRNA合成酶的原核生物亲缘树

最近新发展的基于计算短串频度, 推断原核生物系统发生关系的K串组分距离方法, 以整个蛋白质组作为数据集. 采用每个物种的全部核糖体蛋白质或氨酰tRNA合成酶, 得到一致结果. 已知后一组蛋白质在单个使用时, 产生彼此不同的进化树. 我们构建进化树不需做任何序列联配, 所得亲缘树包括16个古细菌、105个细菌和2个真核生物. 大部分低层分支与《伯杰系统细菌学手册》(第2版), 即2003年第4次发布的细菌系统分类大纲相一致, 而且对高层分支关系给出一些建议.     

籼稻基因组中的tRNA研究

在籼稻基因组的127551个重叠群中, 共发现了596个tRNA基因, 其中有3 个携带硒代半胱氨酸的tRNA基因和一个抑制型tRNA基因. 除了上述4 个特殊的tRNA基因外, 592 个tRNA可按密码子分成45 种, Guthrie等人提出的修正摆动假设完全成立. 在这些重叠群中, 还发现了27个假基因, 但未发现trnT-CGU基因, 这可能是由于现有序列数据的不完备. 在上述592个tRNA基因中, 可能存在冗余, 而且还可能再有新发现. 研究了水稻基因中密码子的使用与tRNA基因的数目之间的关系. 从水稻的两个栽培亚种——籼稻和粳稻的叶绿体基因组中, 各发现了33 个tRNA基因, 经多重联配发现, 两组tRNA基因完全相同     

原核生物系统发生学与分类学的一致性: 组份矢量树与原核生物分类系统的详尽比较

截至2006年12月31日, NCBI共有432个原核生物的全基因组可供下载. 基于这些数据, 我们用组份矢量方法构建了原核生物的进化树. 最新的《伯杰系统细菌学手册》的在线大纲体现了细菌学家的分类系统. 我们对两者从各个分类单元、各个分支进行了详尽的比较. 组份矢量方法所得到的亲缘树和伯杰分类系统在整体结构和绝大多数的细微分支上都相当一致. 同时, 两者的多数不同之处也已经在一定程度上为生物学家所知, 从而为原核生物分类系统的修正提供了一定的启示. 本文重点阐述两者之间分岐之处的生物学含义, 而不再对居主导地位的相同之处做详细叙述.     

生命之树的原核枝——组分矢量方法的贡献

The Composition Vector Tree (CVTree) is a parameter-free and alignment-free method to infer prokaryotic phylogeny from their complete genomes. It is distinct from the traditional 16S rRNA analysis in both the input data and the methodology. The prokaryotic phylogenetic trees constructed by using the CVTree method agree well with the Bergey's taxonomy in all major groupings and fine branching patterns. Thus, combined use of the CVTree approach and the 16S rRNA analysis may provide an objective and reliable reconstruction of the prokaryotic branch of the Tree of Life.     

The transfer RNA genes in Oryza sativa L. ssp. indica

The availability of the draft genome sequence of Oryza sativa L ssp. indica has made it possible to study the rice tRNA genes. A total of 596 tRNA genes, including 3 selenocysteine tRNA genes and one suppressor tRNA gene are identified in 127551 rice contigs. There are 45 species of tRNA genes and the revised wobble hypothesis proposed by Guthrie and Abelson is perfectly obeyed. The relationship between codon usage and the number of corresponding tRNA genes is discussed. Redundancy may exist in the present list of tRNA genes and novel ones may be found in the future. A set of 33 tRNA genes is discovered in the complete chloroplast genome of Oryza sativa L. ssp. indica. These tRNA genes are identical to those in ssp. japonica identified by us independently from the origional annotation.     

The transfer RNA genes in Oryza sativa L. ssp. indica

The availability of the draft genome sequence of Oryza sativa L. ssp. indica has made it possible to study the rice tRNA genes. A total of 596 tRNA genes, including 3 selenocysteine tRNA genes and one suppressor tRNA gene are identified in 127551 rice contigs. There are 45 species of tRNA genes and the revised wobble hypothesis proposed by Guthrie and Abelson is perfectly obeyed. The relationship between codon usage and the number of corresponding tRNA genes is discussed. Redundancy may exist in the present list of tRNA genes and novel ones may be found in the future. A set of 33 tRNA genes is discovered in the complete chloroplast genome of Oryza sativa L. ssp. indica. These tRNA genes are identical to those in ssp. japonica identified by us independently from the origional annotation.     

生物领域是数理和计算科学的广阔用武之地

生物是物,生物有形、生物有数、生物有理。DNA双螺旋结构和遗传密码的发现,开启了分子生物学时代。生物学已经积累了大量事实和数据,而且每日每时产生着海量新数据。2003年完成的人类基因组计划,花费了约30亿美元测定一个人基因组的30亿个字母。人们正在向用1000美元测定一个人基因组的目标前进。截至2010年4月底,全世界已经完成和正在进行的基因组测序计划超过了7200个,这个数字还在以每天数个的速度增长。归根到底,人口、粮食、健康、医药、环境、能源这些全人类面临的重大挑战,都与生物有关,而基本的生物学规律必须从分子水平认识和解决。     

水稻基因组中的tRNA和rRNA基因

在最近完成测序的水稻籼稻和粳稻两个亚种基因组中,各找到564和519个较为可靠的tRNA基因,进一步证实了于2002年发表的基于基因组序列草图的分析结果。修正的摆动假设,即至少需要46种tRNA基因才能译出61种可能的反密码子,在这两个亚种中均准确成立。在这46种tRNA中,有些在籼稻和粳稻中的序列均全同。有18种水稻tRNA与拟南芥中的相应序列全同。在籼稻基因组序列中还发现了384个5S rRNA基因,一批17S和5．8S rRNA基因以及一个25S rRNA基因。这些rRNA基因的不完备是由于它们通常以串接阵列形式存在于异染色质区域,而后者在全基因组霰弹法测序中不易完整测出。在tRNA和rRNA基因序列之间发现了多处互补片段,这将有助于研究它们的进化和相互作用。