流感病毒基因的密码子偏好性及聚类分析

流行性感冒病毒是一种造成人类及动物患流行性感冒的RNA病毒,它造成急性上呼吸道感染,并由空气迅速传播,在世界各地常有周期性的大流行。根据该病毒的基因组CDS序列,探讨了基因组序列密码子的使用模式和特性,并进行了病毒间的聚类分析。结果表明:流感病毒的G+C含量均低于A+U含量,偏向使用以A、U结尾的密码子的程度比使用以G、C结尾的较高,CUG、UCA、AGU、AGC、AGA、AGG、GUG、CCA、ACA、GGA、GCA、AUU、UGA、CAU、CAA、AAU、AAA、GAA等18个密码子为流感病毒共有的偏好性密码子,且以A结尾的居多,尤其偏爱AGA、GGA。聚类结果表明首先亚洲流感病毒H2N2和香港流感病毒H2N2聚为一类,亚洲流感病毒H1N1和俄罗斯流感病毒H1N1聚为一类,1997年和2003年~2004年发生的人禽流感聚为一类,说明它们的密码子使用的偏好性相似;而2009年爆发的甲型H1N1流感和任何一个流感的距离都比较远,说明甲型H1N1流感病毒是一种新型的病毒,不同于以往任何一种流感病毒。     

山羊BMPR-IB基因密码子偏好性及聚类分析

[目的]利用生物信息学分析山羊BMPR-IB基因密码子使用特征,对不同物种BMPR-IB基因通过不同的聚类方法进行分析。[方法]利用Usage Codon在线程序和Codon W软件分析山羊和其他物种BMPR-IB基因对密码子偏好性的使用情况,通过欧式平方距离和最小进化法分别进行聚类分析。[结果]山羊BMPR-IB基因无G/C碱基的使用倾向,GCC、CTG、CAG、CCC、AGA、AGT、GTG和TGA为山羊BMPR-IB基因的偏好密码子,其余53种密码子的使用较为均衡。通过最小进化法建立起来的不同物种间的系统发育分析结果与动物学分类一致,且不同物种BMPR-IB基因编码蛋白表达水平存在种属差异。[结论]BMPR-IB基因偏爱使用以A或T结尾的密码子,基于欧式距离系数建立起来的聚类和最大似然法构建的聚类不一致,造成这种差异的原因可能是在进化过程中单基因突变所引起的。     

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。     

滇楸叶绿体基因组密码子偏好性分析

为分析滇楸(Catalpa fargesii)叶绿体基因组密码子的使用模式,本研究以滇楸叶绿体基因组密码子为研究对象,筛选出了38条蛋白编码序列,并利用CodonW和CUSP在线软件对其进行了中性绘图分析、ENC-plot和PR2-plot分析。结果表明：滇楸叶绿体基因组密码子平均GC含量为39.03%,不同位置上的GC含量依次是GC₁(47.51%)>GC₂ (40.80%)>GC₃(28.78%),说明叶绿体基因组密码子末位碱基偏好以A和U结尾;其有效密码子数(effective number of codons, ENC)的范围为34.93～55.78,平均值为46.61,有25个ENC值大于45,表明其密码子的偏好性较弱;同义密码子相对使用度(relative synonymous codon usage, RSCU)分析表明,RSCU>1的密码子中有30个以A或U作为结尾,说明其密码子偏好以A和U结尾;中性绘图分析显示,GC₁₂和GC₃的相关性不显著...     

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gdhA基因的密码子偏好性分析及优化

本研究对10种生物的谷氨酸脱氢酶gdh A基因分别进行了针对单独生物的密码子使用偏好性的分析并进行了比较。分析结果表明:在10种生物中,gdh A基因在编码时对密码子的使用存在较大不同,水稻、痢疾杆菌、柠檬酸杆菌、大肠杆菌的有效密码子数(effective number of codons,ENc)值均在40左右,说明水稻、痢疾杆菌、柠檬酸杆菌、大肠杆菌的密码子使用偏好性较强;其余6种生物的ENc值均在50左右,差异并不大,说明其余6种生物的密码子偏好性要相对弱些。水稻、痢疾杆菌、柠檬酸杆菌、沙门氏菌、地衣芽孢杆菌和大肠杆菌这6种生物的gdh A基因在编码时偏好使用G或C结尾的密码子;玉米、大豆、蓖麻及拟南芥这4种生物的gdh A基因在编码时偏好使用A或T结尾的密码子。在10种生物中,密码子CUA、UAG的RSCU(relative synonymous codon usage)值均小于1,属于使用频率较低的密码子;其余各种密码子在不同生物中均表现出不同的偏好性。在聚类分析中,10种生物基于gdh A基因密码子用法与基于CDS序列的聚类结果大体一致。根据密码子分析的结果,对gdh A基因进行密码子优化,以期提高在大豆中的表达水平。     

紫九牛叶绿体基因组密码子偏好性分析

为确定瑶药紫九牛叶绿体基因组密码子的使用模式及其成因,该研究以紫九牛叶绿体基因组50条蛋白质编码序列为研究对象,利用Codon W 1.4.2和在线软件CUSP和Chips分析其密码子偏好性。结果表明：(1)RSCU>1的密码子有29个,其中有28个以A/U结尾,说明叶绿体基因组的同义密码子中偏好以A/U结尾。(2)紫九牛叶绿体基因组密码子的GC含量GC₁(47.38%)>GC₂(39.81%)>GC₃(29.60%),ENC值大于45的有40个,说明紫九牛叶绿体基因组存在较弱的偏性。(3)中性绘图分析和ENC-plot分析说明了紫九牛叶绿体基因组密码子的偏好性既受到选择的作用,又受到突变因素的影响。(4)通过构建的高低基因表达库最终确定了15个最优密码子,分别为UUG、AUU、GUU、GUA、UCU、 CCU、ACU、ACA、GCU、CAA、AAC、GAA、UGU、CGU和GGU。该研究为紫九牛叶绿体基因组的确定以及遗传多样性分析提供了依据。     

思茅松叶绿体基因组密码子偏好性分析

密码子偏好性(codon usage bias)是指同义密码子的使用频率不同的现象,该现象广泛存在于植物中.本研究利用Codon W 1.4.2和CUSP软件分析思茅松(Pinus kesiya var.langbianensis)叶绿体基因组的45条CDS,结果显示思茅松叶绿体基因组密码子第三位碱基的GC含量为29.63％,偏好以AT碱基结尾;ENC值在37.66～60.30之间,且ENC值＞45的CDS有37个,占总参试基因的82.22％;GC1、GC2、GC3与GCall均为极显著相关,GC3与ENC呈显著相关.中性绘图分析显示GC12和GC3的相关系数为-0.1114,回归系数为-0.1111;ENC-plot软件分析显示大部分基因与标准曲线的距离较远;PR2-plot软件分析显示思茅松叶绿体基因组在密码子的碱基使用频率方面,T＞A,G＞C.这些说明思茅松叶绿体基因密码子偏好性的主要影响因素为选择,突变的作用较小.本研究为思茅松种源选择、系统发育等研究提供科学依据.     

樟树叶绿体基因组密码子偏好性分析

为分析樟树(Cinnamomum camphora)叶绿体基因组密码子偏好性使用模式,该研究利用CodonW、EMBOSS、R语言等软件和程序,对53条樟树叶绿体基因组密码子使用模式及偏好性进行了系统分析。结果表明:樟树叶绿体基因的有效密码子数(ENC)在36.82～59.30之间,表明密码子的偏好性较弱。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。中性绘图分析发现GC₃与GC₁₂的相关性不显著,回归曲线斜率为0.049,说明密码子偏好性主要受到自然选择的影响。ENC-plot分析发现大部分基因落在曲线的下方,同样表明选择是影响密码子偏好性的主要因素。该研究发现共有9个密码子(UUU、CUU、UCA、ACA、UAU、AAU、GAU、UGA、GGA)被鉴定为樟树叶绿体基因组的最优密码子。     

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EN...     

金针菇高表达基因的密码子偏好性及特征分析

为探究金针菇的密码子偏好性,挖掘高表达基因的特征信息,以金针菇基因组及转录组数据为材料,分析金针菇的密码子偏好性及其影响因素,并对发育阶段高表达基因进行功能注释和顺式元件分析。分析表明,金针菇高表达基因表现出较强的密码子偏好性,且其偏好密码子多以胞嘧啶(C)结尾,此外在高表达基因中存在6种氨基酸的最优密码子较为保守。在进化过程中,金针菇高表达基因密码子偏好性受到自然选择压力的影响较大。功能注释分类表明,高表达基因多为核糖体通路相关的基因,与蛋白质翻译和生物合成相关。顺式元件分析表明,高表达基因启动子区域大多存在MeJA响应元件、ABA响应元件、光响应元件及MYB转录因子结合元件。研究结果可为提高金针菇异源表达效率和挖掘强启动子提供理论基础和思路。     

密码子中的密码:密码子偏好性与基因表达的精细调控

同义突变由于不改变编码蛋白质的氨基酸序列,常被认为是"沉默"突变.实际上,同义密码子的选择在进化尺度上是受到限制的,从而致使同义密码子的使用频率存在差异,称为密码子偏好性.密码子偏好性在转录、转录后加工、mRNA稳定性、翻译起始、延伸、蛋白折叠等方面都起着精细调节的作用.因此,同义突变在很多情况下可导致癌症等各类疾病的发生.本综述在分子机制层面简述了近年来关于密码子偏好性对翻译和转录过程调节作用的进展,以及对于基础研究及医学方面的意义.     

巨枝叶绿体基因组密码子偏好性分析

该文针对巨桉叶绿体基因组序列,选取其中长于300 nt且以AUG为起始密码子的43个非重复基因作为研究对象,采用CodonW1.4.2软件分析巨桉叶绿体基因组的密码子使用偏好性。结果表明:第3位密码子的平均GC含量为27.97%; ENC的变化范围为39.49～61.00,平均为47.04; RSCU1的密码子有31个,其中29个以A/U结尾;中性分析显示,GC12与GC3无显著相关;回归分析未达到显著性水平; ENCplot分析发现,大部分基因落在曲线上或附近;对应分析表明第1轴的贡献率为17.68%,第2轴的贡献率为11.49%,第3轴、第4轴的贡献率分别为8.00%和5.76%,前4轴累计贡献率达42.93%,第1轴与GC、ENC、CAI达到极显著相关。上述分析结果表明,巨桉叶绿体基因组的密码子偏好较弱,密码子第3位偏好以A或U结尾,选择和突变在巨桉叶绿体基因组密码子偏好中起相对均衡的作用,最终确定UUG、CUU、GUU、UCC、UCA、ACA、UAU、UAA、CAU、AAU、AGA和GGA 12个高频高表达密码子为最优密码子。这为转化叶绿体基因密码子优化,提高表达效率和改良巨桉目标性状奠定了坚实基础。     

降香黄檀叶绿体基因组密码子偏好性分析

为了解降香黄檀叶绿体基因组密码子使用模式,该文利用Codon W 1.4.2和在线软件CUSP对降香黄檀叶绿体基因组中的52条基因编码序列密码子进行中性绘图、ENC-plot和PR2-plot分析.结果表明:降香黄檀叶绿体基因组密码子的3个位置上GC含量依次为GC1(46.01％)>GC2(38.98％)>GC3(27...     

香樟转录组基因密码子偏好性分析

为了解香樟基因密码子偏好性,该文以NCBI网站中香樟转录组数据为材料,利用生物信息学手段评价转录组数据质量,选取高质量数据的转录组,去除低质量序列,组装转录组,预测基因结构,再利用自编perl脚本提取以AUG开头的基因序列37 Mb序列34 931个基因,进一步利用CodonW分析基因密码子偏好性。结果表明:GC含量的变化范围为0.273～0.742,均值为0.452; ENC的范围为26.29～61.00,均值为52.76; CAI的范围为0.064～0.401,均值为0.199; RSCU值大于1的密码子数目为27个,其中以U或A结尾的有22个; 中性分析表明,小部分基因在对角线上,大多数基因偏离对角线; ENC-plot分析表明小部分基因在标准曲线上,大多数基因偏离标准曲线。上述研究结果表明,香樟基因的密码子偏好性比较弱,密码子常以A/U结尾; 突变和选择两者都在密码子偏好中起作用,而选择作用更大; 最终确定了GUU、CAG、GAA、UCU、GCU、GGU为最优密码子,通过对目标基因密码子的校正,提高表达效率,从而为利用基因工程技术改良香樟重要性状奠定了基础。     

马尾松叶绿体基因组密码子偏好性分析

密码子偏好性(codon usage bais, CUB)是指生物体中编码同一种氨基酸的同义密码子的非均衡使用现象。本研究以35对引物获得的马尾松叶绿体全基因组为研究对象,利用CodonW、CAT1.3、EMBOSS等软件对马尾松叶绿体基因组中45条编码序列(coding sequences, CDS)进行了CUB分析,并将之与火炬松、北美鹅掌楸、杉木、雪松以及拟南芥等的叶绿体基因组CUB进行比较分析。分析显示,参试物种的叶绿体基因组都偏好以AT碱基结尾的密码子,且不同物种的CUB的偏性程度不同;中性绘图分析、ENC-plot以及PR2-plot偏倚分析等均表明:马尾松叶绿体基因组CUB在密码子第三位点上A/G的使用频率较高,且受到了选择等因素的影响;利用叶绿体基因密码子RSCU值对参试物种进行聚类分析发现,亲缘关系较近的马尾松与火炬松、雪松聚为一类,三者具有类似的密码子使用模式,也说明叶绿体密码子偏好性与亲缘关系存在一定的相关性。因此,叶绿体基因组CUB研究可以为系统进化的相关研究提供相关依据。     

伊犁郁金香叶绿体基因组密码子偏好性分析

目的：明晰伊犁郁金香叶绿体基因组密码子偏好性的使用模式。方法：以伊犁郁金香53条蛋白编码序列(CDS)为研究对象,使用CodonW1.4.2、CUSP等软件对其进行密码子组成分析、偏性影响因素分析、最优密码子筛选。结果：伊犁郁金香叶绿体基因组密码子的GC₁、GC₂、GC₃含量不同,其中GC₃的平均含量最低为27.15%,说明GC₃偏好以A/U结尾。有效密码子(ENC)值均大于35,表明密码子使用偏性较弱;通过中性绘图、PR2-plot和ENC-plot的分析,伊犁郁金香叶绿体基因组密码子使用偏好性主要受到自然选择的影响,同时受突变因素的影响。结论：伊犁郁金香叶绿体基因组共筛选到18个最优密码子可为后续野生郁金香资源开发、优良性状的遗传改良、外源基因表达及叶绿体工程育种等提供技术支撑和理论依据。     

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。     

人埃博拉病毒密码子偏爱性与聚类分析

埃博拉病毒(Ebola virus,EBOV)宿主广泛,其遗传进化关系复杂,影响埃博拉病毒密码子偏爱性的因素众多。为了明确人埃博拉病毒密码子使用的偏爱性,揭示影响其偏爱性的影响因素和不同宿主来源的埃博拉病毒间的遗传进化关系。本研究通过计算有效密码子数(Effective number of codons,ENC),同义密码子相对使用频率(Relative synonymous codon usage,RSCU)和其他指标,对人埃博拉病毒的密码子使用模式进行综合分析。结果显示,人埃博拉病毒各蛋白的ENC均值分布于55.66～55.77,RSCU>1的密码子中77%以上都是以A/U结尾。中性绘图分析和PR2绘图分析等相关分析表明,自然选择是影响密码子使用模式的主要因素,突变压力的影响相对较小。聚类分析结果表明,猪和人来源的埃博拉病毒亲缘关系最近,提示猪来源的埃博拉病毒感染人的风险最大。新发现的bombali型埃博拉病毒与人的亲缘关系距离较远,在大多数蛋白中均单独聚类。本研究结果对深入了解人埃博拉病毒的遗传进化关系,进而研究埃博拉疫苗和制备抗体具有重大意义。