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。     

基于密码对使用的基因组进化

以密码对使用偏好性和密码对中二核苷酸频率分别构建了系统发育树。发现用40种模式生物编码序列中密码对的二核苷酸频率构建的系统发育树,明显将生物按进化分成细菌,古菌,真核生物;用密码对使用偏好性指标构建的系统发育树与基于密码对中二核苷酸频率的系统发育树基本一致。结果表明密码对中二核苷酸组分是密码对偏好的决定因素之一。     

重组DNA技术在神经科学中的应用

重组DNA技术是生物工程的主要技术,它在神经科学研究中发挥着重要的作用,形成为一个新的前沿——分子遗传神经科学。重组DNA技术主要包括四方面:(1)用限制性内切酶将DNA切割成特定的片段,(2)用核酸杂交钓出特定的DNA或RNA顺序,(3)DNA克隆和扩增,(4)DNA顺序测定,再根据三联密码推断蛋白质的氨基酸排列顺序,其速度远超过经典的蛋白质化学方法。换言之,重组DNA技术可以将特定的基因从基因库中分离开来,进     

来自肺炎患儿的A1基因亚型人偏肺病毒全基因组序列分析

人偏肺病毒(human metapneumovirus,HMPV)是婴幼儿呼吸道感染的重要病原之一。本研究目的在于分析在HMPV监测中发现的少见型别A1基因亚型BJ-1610的全基因组序列,为HMPV的进一步研究提供数据支持。BJ-1610来源于一名患有肺炎的3月龄女婴的鼻咽洗液标本。对该毒株进行全基因组RNA分段扩增、测序、序列拼接并分析其基因组特征、变异程度及是否存在重组等现象。BJ-1610株基因组全长为13 406nt(KU821121)。BJ-1610与HMPV参考株进行全基因和各蛋白核苷酸和氨基酸序列比较,显示全基因组的核苷酸相似性范围为81.2%~98.4%,其中相似性最高的为澳大利亚株(KC562226),而SH和G基因则与其他澳大利亚株相似性更高。系统进化分析发现BJ-1610与HMPV A1基因亚型参考株位于同一分支,显示了与相似性分析相同的特征。对BJ-1610的膜表面蛋白F、SH和G蛋白序列进行分析结果显示,F蛋白最为保守,SH基因编码区的终止密码发生了突变,导致终止密码后移15位,长度由552bp变为567bp;G蛋白氨基酸序列突变较多,并导致N-糖基化位点的减少。HMPV作为儿童呼吸道疾病的重要病原之一,对其流行株基因组的分析将对其流行特征、遗传进化、致病机理、疫苗研制和抗病毒药物研发等方面的研究产生积极的推动作用。     

几种模式生物基因组中最适密码对和稀有密码对使用的规律性

以6种模式生物基因组为样本,从密码对的碱基组成及密码子的使用两方面,分析了最适密码对与稀有密码对的使用。结果显示:6种生物的最适密码对rP双碱基TA出现的频数都是最低的,而出现频率最大的双碱墓对于古菌、细菌、真核是不同的;稀有密码对中双碱基TA出现的频数却是最高的,而出现频率最低的双碱基刘·于古菌、细菌、真核是不同的。这说明双碱基的分布与密码对的偏好性有很强的相关性,同时也与基因组进化存在关联。另外,我们也分析了本文的6种生物编码序列叶,最适密码对与稀有密码对的出现频数与密码了的相对使用频率的关系,发现密码对的出现频数与其密码子的使用存在相关性。     

珍稀濒危植物越南小花金花茶的叶绿体基因组特征分析

越南小花金花茶(Camellia minima)是一种珍稀濒危的金花茶组植物,目前尚未有其叶绿体基因组的相关研究。该研究利用Illumina HiSeq 2000平台对越南小花金花茶进行了叶绿体基因组序列的测序、组装、注释和分析。结果表明：(1)越南小花金花茶叶绿体基因组全长156 961 bp,为典型的四分体结构,共注释到136个基因,其中包含87个蛋白编码基因、41个tRNA基因和8个rRNA基因。(2)分析鉴定出66个SSR位点和39个重复序列。(3)密码子偏好使用以A/U结尾的密码子,综合有效密码数(ENC)绘图、PR2-plot和中性分析推测自然选择是影响密码子使用模式的主导因素。(4)边界分析显示ycf1基因的长度和位置在不同金花茶组植物间存在差异。(5)对已发表的金花茶组植物叶绿体基因组的系统发育分析发现越南小花金花茶与小花金花茶聚为一支,亲缘关系最近。该研究结果为探索物种进化和提高外源基因表达提供了重要的参考信息,同时为后续的金花茶组植物的保护和利用提供了理论基础。     

密码对的偏爱与基因组进化的相关性分析

以5种真核、15种细菌、10种古菌生物基因组为样本,对密码对使用偏好性指标Г与密码对随基因组进化的指标α之间作线性分析,发现部分密码对的r值与α之间有显著的线性关系;密码子第三位点与紧邻密码子第一位点的双碱基（cP3cAl）使用与基因组进化有关。结果进一步肯定了密码对的使用与基因组进化存在相关性,同时从密码对使用的角度揭示了真核生物、真细菌、古菌的基本差别。     

DNA双链密码对使用的不对称性

目的：分析基因组组分极其偏向的厌氧性粘菌和立克次氏体基因中密码对的使用,研究DNA双链密码对使用的不对称性。方法：生物统计学。结果：发现脱卤厌氧粘菌和立克次氏体基因组中分别有17%和21%的密码对在DNA双链上的使用偏好性正好相对,这表明它们的前导链与滞后链上密码对的使用偏好存在差异。因此,影响密码对搭配的重要原因之一是基因所在链的特性。这些特性可能包括：基因方向性偏好、密码子使用偏好、密码子的前后文关系等。结论：造成上述两物种DNA双链间密码对使用不对称的原因可能是DNA链特异的突变偏好性和在复制、转录、翻译水平上的自然选择约束。     

土壤杆菌Ti质粒遗传工程的一项新技术

本文叙述了一种新技术,可以容易地把外源遗传成分引入根癌土壤杆菌DNA的特定区段。所用的质粒(1)可以进入根癌土壤杆菌但不能在其中保持,(2)它和受体菌基因组有一段同源区,(3)有适当的标记。选择标记就可以选到外来质粒与寄主基因组发生重组的转移接合子。     

猪蛔虫全基因组微卫星分布规律

为了探究猪蛔虫全基因组微卫星分布规律,本研究以已公布的猪蛔虫全基因组为基础,通过生物信息学方法,应用MSDB(microsatellite search and building database)从中搜索微卫星序列,并进行统计分析。针对微卫星序列设计40对引物,并通过e-PCR进行验证。得到结论,猪蛔虫基因组中存在682个微卫星位点,总长度为23 572 bp,占全基因组的8.67%。重复类型以短重复类型为主(单碱基重复至三碱基重复)。在这些重复单元中(A)n最为丰富,其次是(C)n,(AT)n,(AAT)n,(AG)n,占全部SSRs的86.67%。其中高频率的SSR类型(≥10),依次是A/T、G/C、AT/AT、AAT/ATT、AG/CT、AC/GT、TAA/TTA、ATTT/AAAT、TAAA/TTTA、TATCTA,占全基因组SSRs总数的75.1%。猪蛔虫基因组长度以10~20 bp为主,有484个(71%)。研究还发现SSR中AT含量明显高于GC含量,占SSRs总数的83.6%。此研究表明在猪蛔虫全基因组上系统的进行微卫星研究工作,有助于分子标记的进一步开发,同时也为猪蛔虫分子鉴定、遗传变异、功能基因等的发展提供了科学素材。     

Codon and Codon-Pair Usage Tables (CoCoPUTs): Facilitating Genetic Variation Analyses and Recombinant Gene Design

Usage of sequential codon-pairs is non-random and unique to each species. Codon-pair bias is related to but clearly distinct from individual codon usage bias. Codon-pair bias is thought to affect translational fidelity and efficiency and is presumed to be under the selective pressure. It was suggested that changes in codon-pair utilization may affect human disease more significantly than changes in single codons. Although recombinant gene technologies often take codon-pair usage bias into account, codon-pair usage data/tables are not readily available, thus potentially impeding research efforts. The present computational resource (https://hive.biochemistry.gwu.edu/review/codon2) systematically addresses this issue. Building on our recent HIVE-Codon Usage Tables, we constructed a new database to include genomic codon-pair and dinucleotide statistics of all organisms with sequenced genome, available in the GenBank. We believe that the growing understanding of the importance of codon-pair usage will make this resource an invaluable tool to many researchers in academia and pharmaceutical industry.     

五种啮齿类动物mtDNA蛋白编码基因序列变化的比较

目的利用本实验室测定的中国地鼠、金黄地鼠和GenBank中田鼠、小鼠、大鼠的线粒体全基因组序列,比较分析五种啮齿类动物的mtDNA蛋白编码基因序列的变异,探讨其分子进化关系。方法将五种动物各自的13个蛋白编码基因分别连接成一个序列,用DNAstar-EditSeq分析软件计算每个序列的碱基长度和组成,计算蛋白编码基因的碱基和氨基酸的差异。以人为外群,基于连接在一起的13个蛋白编码基因的氨基酸序列,用MEGA4.0软件通过最大简约性法(MP)和非加权成对平均数法(UPGMA)构建进化树。结果在五种啮齿动物的13个蛋白基因序列中,A、T、C、G碱基的平均含量为32.4%、29.6%、26.2%和11.9%,中国地鼠mtDNA各蛋白编码序列以及其编码的氨基酸序列与其他物种相比,与金黄地鼠的相应序列差异最小,与大鼠mtDNA各蛋白编码序列以及其编码的氨基酸序列差异较大。分子进化树也显示中国地鼠和金黄地鼠的亲缘关系最近,与小鼠、大鼠存在的差异相对大。结论五种动物的碱基组成的百分比中显示G的相对缺乏,相互之间的进化关系与传统的分类地位基本吻合。     

辽东丁香完整叶绿体基因组的结构与特征

为获得辽东丁香（Syringa villosa subsp. wolfii）叶绿体全基因组的基本特征,采用高通量测序技术分析了其叶绿体基因组序列信息,并讨论其系统演化位置。结果表明：（1）辽东丁香叶绿体基因组全长156 517 bp,具有典型的四分体结构;具有131个功能基因,包括36个tRNA基因、8个rRNA基因和87个蛋白质编码基因。（2）该叶绿体基因组蛋白编码区的总密码子偏好性（RSCU）分析显示,RSCU值>1的密码子有31个,其中以A/U碱基结尾的有21个;RSCU值<1的密码子有34个,其中以G/C碱基结尾的密码子有22个。（3）在辽东丁香的叶绿体基因组中,检测出334个散在重复序列,包括170个正向重复序列和164个回文重复序列;检测到227个SSR位点,其中226个位点成功设计出PCR引物。（4）最大似然法构建系统进化树分析显示,辽东丁香与云南丁香（S. yunnanensis）亲缘关系最近。本研究通过对辽东丁香叶绿体基因组重复序列、IR边界、系统发育等进行分析,为辽东丁香后续的分子标记开发、系统发育分析、物种资源鉴定评价、DNA条形码开发等提供参考。     

亚心型扁藻叶绿体psbA基因的克隆及序列分析

psbA基因是叶绿体基因组中一个重要的光调控基因,编码光和系统Ⅱ反应中心的D1蛋白。根据叶绿体基因组序列高度保守的特性,利用菜茵衣藻（Chlamydomonasreinhardtii）psbA基因的保守序列（基因登录号：HQ667991．1）设计引物,采用PCR步移的方法从亚心型扁藻（Platymonassubcordiformis）基因组DNA中克隆到psbA基因全长（基因登录号：KF528742）。序列分析表明,亚心型扁藻psbA基因全长1939bp,编码区长度为1062bp,推导编码353个氨基酸,包括4个赖氨酸残基。有效密码子数显示脚删基因具有明显的密码子偏好性,并且偏好使用以A／T结尾的密码子。相对同义密码子使用度表明25个密码子在编码使用时具有偏好性,其中20个密码子以A／T碱基结尾,占到80％。其终止密码子使用了TAG。     

中国6株狂犬病病毒街毒株全基因组测序与分析

实验研究中对分离于中国的6株狂犬病病毒街毒株进行了全基因组测序,对基因组的5个结构基因(N、P、M、G和L)的核苷酸和推断的氨基酸序列以及非编码区序列进行了分析与比较,并与来自GenBank的40株毒株从全基因组水平进行了分子进化分析。所测6株中国狂犬病病毒街毒株的全基因组核苷酸序列长度介于11 907 nt(CQ92)和11 924 nt(SH06和gg4)之间,基因组结构相同,用全基因组和不同的结构基因构建的进化树拓扑结构相似,基因组3′和5′末端高度保守而且末端11个核苷酸互补配对,5个结构基因的保守性依次是NLMGP,核苷酸同源性的最小值依次分别是81.9%、81.7%、80.7%、78.3%和76.7%。     

苹果叶绿体基因组特征分析

苹果（Malus×domestica）是最重要的温带水果之一。为了能更好的了解本种的分子生物学基础．对已发布的苹果叶绿体全基因组序列进行了结构特征分析。结果显示苹果的叶绿体基因组全长为160068bp,具有典型的被子植物叶绿体基因组的环状四分体结构,包含大单拷贝区（LSC）,小单拷贝区（SSC）和两个反向互补重复区（IRs）,长度分别为88184bp,19180bp和26352bp。基因组共有135个基因（20个基因分布在反向互补重复区,因此整个基因组包含115个不同的基因）。按照功能进行分类,这115个基因包括81个蛋白质编码基因,4个rRNA编码基因和30个tRNA基因。其中,ycf15．ycf68和infA三个基因包含多个终止密码子,推测可能为假基因。苹果的基因组结构．基因顺序．GC含量和密码子使用偏好均与典型的被子植物叶绿体基因组类似。在苹果的叶绿体基因组中,共检测到30个大于30bp的重复序列,其中包括21串联重复,6个正向重复和3个反向重复序列;并检测到237个简单重复序列（SSR）位点,大部分的SSR位点都偏向于A或者T组成。此外,每10000bp非编码区平均分布有24个SSR位点,而编码区平均有5个SSR位点,表明SSRs在叶绿体基因组上的分布是不均匀的。本文对苹果叶绿体基因组序列特征的报道,将有助于促进该种的居群遗传学、系统发育和叶绿体基因工程的研究。     

珍珠鸟(Taeniopygia guttata)小染色体基因表达的密码子偏性

从NCBI数据库（http：／／www．ncbi．nlm．nih．gov／projects／mapview／map）下载珍珠鸟全部小染色体基因的cDNA序列,最终共有1586个基因的CDS序列纳入统计分析。密码子的偏性分析使用CodonW（1．4．2）完成,初步确定了UUC、UCC、UCG等27个密码子为珍珠鸟小染色体基因表达的“最优”密码子。对应分析表明,影响珍珠鸟小染色体基因密码子使用的主要因素分别为GC3s、CDS的GC含量基以及因的表达丰度。珍珠鸟小染色体基因的密码子用法受到了基因碱基组成的显著影响,其密码子的偏性是碱基组成及选择等因素综合作用的结果。本研究的目的是系统探究珍珠乌小染色体基因的密码子用法,探究鸟类基因表达的分子调控机制。     

基于相对密码子频率的芜菁花叶病毒基因组序列的进化分析

现有92株芜菁花叶病毒(TuMV)的全基因组序列已在GenBank报道,据分析报道其中58株不含重组序列。利用系统聚类法对92株TuMV的全基因组序列和58株TuMV全基因组序列的相对密码子频率RSCU值进行聚类分析。同时利用系统发育分析方法分析了这92株和58株TuMV全基因组序列。结果发现,92株芜菁花叶病毒株的密码子偏性聚类树与其系统进化树的一致度很低;而不含重组序列的58株芜菁花叶病毒株的密码子偏性聚类树与其系统进化树的一致度却非常高,且与寄生宿主类型基本对应。这表明在不存在重组的情况下,TuMV密码子频率的偏性可能是宿主内的一种选择压力,影响TuMV基因组的点突变进化方向,促使TuMV适应宿主内环境。