用图论方法研究核酸序列的密码子使用与基因表达水平的关系

研究了Escherichiacoli（115个基因）和SacharomycesYeast（97个基因）核酸序列的密码子使用频率与基因表达水平的关系．将同义密码子按使用频率统计值分成三种特性的密码子：最适密码子（H）、非最适密码子（L）和稀有密码子（R）,对每一基因序列的编码区,算出它们各自出现的概率P（H）,P（L）和P（R）．以P（H）和P（R）为指标,用图论法聚类,发现每种生物的高低表达基因明显分开,基因表达水平被分为四级：甚高表达基因（VH）、高表达基因（H）、较低表达基因（LM）和低表达基因（LL）．每类基因的表达水平与实验结果保持了很好的相关性,与E．coli和Yeast的现有资料相比,符合很好．     

磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C的异源表达和应用

旨在研究大肠杆菌产磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C(PI-PLC)的发酵表达和分离纯化,探究PI-PLC酶切GPI锚定蛋白的效果。依据NCBI数据库中蜡样芽孢杆菌的PI-PLC的基因序列,按照大肠杆菌的密码子偏好性进行密码子优化,合成相应基因序列并构建基因表达载体pGEX-6P-1-PI-PLC。将重组质粒转入受体菌E.coli BL21(DE3)中,通过加入异丙基硫代-β-D-半乳糖苷(IPTG)诱导目的基因PI-PLC表达。经检测,含有GST标签的PI-PLC融合蛋白以可溶蛋白形式存在于菌体破碎上清,分子量约为61 kDa,与预期相符。初步优化诱导表达条件后,发现最佳诱导表达条件为:以接种量5%接种体积分数接种,待菌体生长至OD600nm达到0.5,在16℃条件下以0.3 mmol/L浓度IPTG诱导24 h。利用GST标签对蛋白进行纯化,纯化后的PI-PLC质量浓度为0.52 mg/mL,比酶活为1322.5 U/mg。利用PI-PLC酶液对哺乳动物细胞表面的模式GPI锚定蛋白CD59进行酶切,酶切作用显著。因此,下一步可以将PI-PLC融合蛋白应用于细胞生物学中对GPI-APs的研究和鉴定。     

一种有效提高纳豆激酶表达量的方法

为提高纳豆激酶在大肠杆菌中的表达量 ,在不改变蛋白质序列的前提下 ,对纳豆激酶氨基端编码前 2 0个氨基酸的序列进行改造 ,以降低此区域的GC含量及稀有密码子数量 ,其中有 3个位点直接采用T ,另有 4个位点采取不确定突变的方式 ,产生 1 6种组合 ,由此而得 1 6条序列 ,利用生物信息软件DNASISv2 5对这些序列的二级结构进行模拟 ,取得自由能绝对值最低的 6条序列设计引物 ,克隆至表达载体pET 3c,导入大肠杆菌BL2 1 (DE3) ,IPTG诱导表达 ,其中有 3株菌形成明显高效表达     

沙枣叶绿体全基因组序列及其使用密码子偏性分析

该研究以2株野生沙枣(Elaeagnus angustifolia Linn.)嫩枝经温室水培后的嫩叶为材料,采用CTAB法分别提取总DNA,并利用第二代测序技术进行总DNA从头测序,组装后得到2株沙枣叶绿体基因组全序列,并详细分析了其蛋白质编码基因密码子使用的偏好性及其原因,为沙枣叶绿体基因工程和分子系统进化等研究奠定基础。结果显示:(1)组装得到沙枣叶绿体基因组序列全长150 546 bp,由长度为81 113 bp的长单拷贝(LSC)区域和25 494 bp的短单拷贝(SSC)区域,以及1对分隔开它们的长18 445 bp的反向重复序列(IRS)组成;注释共得到132个基因,包括86个蛋白编码基因、38个tRNA基因和8个rRNA基因。(2)沙枣叶绿体基因组蛋白编码基因密码子的第三位碱基GC含量(GC_3)为28.47%,明显低于整个叶绿体基因组GC含量(37%),也低于第一位(GC_1)和第二位(GC_2)碱基的GC含量,说明密码子对AT碱基结尾有偏好性;其中, UCU、CCU、UGU、GCU、CUU、GAU、UCA和UAA为最优密码子。(3)同义密码子相对使用频率(RSCU)分析发现,影响密码子使用模式的因素并不单一,密码子的偏好性受到突变、选择及其他因素的共同影响,并且自然选择表达引起的序列差异比突变对密码子偏好性的影响要显著;中性绘图分析、有效密码子数(ENC-plot)分析和奇偶偏好性(PR2-plot)分析表明,沙枣叶绿体基因组使用密码子的偏性受选择的影响更大。(4)通过最大似然法、最大简约法和贝叶斯方法对胡颓子科6个物种和1个枣的叶绿体基因序列构建系统发育树,与它们使用密码子偏性聚类的结果一致,表明叶绿体基因组使用密码子偏性与物种的亲缘关系相关。     

长爪栘[木衣]叶绿体基因组特征系统发育及密码子偏好性分析

长爪栘[木衣](Docynia longiunguis Q.Luo & J.L.Liu)是我国特有的栘[木衣]属植物,具有较高的食药用价值.对其叶绿体基因组进行分析,有助于阐明栘[木衣]属内的系统发育关系,为长爪栘[木衣]资源的开发利用及进一步研究奠定基础.结合其近缘种云南移[木衣]叶绿体基因组数据,在进行全序列比对后...     

鲨烯合酶基因的密码子偏性分析

为了分析鲨烯合酶(squalene synthase, SS)基因密码子的使用方式及其影响因素,利用codon W和SPSS 16.0软件对47条来自不同物种的SS基因进行多元统计分析、对应性分析.SS基因密码子1~3位碱基的GC含量(GC1, GC2和GC3)依次为51.33%、34.65%和54.37%,3个位点的GC含量均呈极显著相关关系(p<0.01),对应性分析的结果表明,第1轴显示30.71%的差异,有效密码子数和GC3、GC1和GC2的均值与GC3之间的相关性均达极显著水平(p<0.01).筛选出的26个最优密码子的第3位碱基均为G或C.以MEGA 5.0构建的基于SS蛋白质序列的进化树比基于RSCU的聚类更符合传统的系统发育观点.SS基因密码子偏好以G/C结尾,使用模式受选择和突变影响,突变对密码子偏好影响较大.     

核糖体内多肽链翻译终止机制

原核细胞核糖体内蛋白质多肽链合成的终止需要两类蛋白质释放因子,I类RF1／RF2,Ⅱ类RF3,而真核细胞则是I类eRF1,Ⅱ类eRF3。本文在简介了I／Ⅱ类释放因子的基础上,阐述了后终止事件及核糖体循环。     

第22种氨基酸和无义密码子的重新诠释

遗传密码字典的破译,通用性作为遗传密码的基本特点之一被人们认可.近年来的研究发现了一些例外.除线粒体使用一组密码子其含义有别于核基因之外,原先被认为仅用作终止信号的无义密码子在某些情况下可重新诠释,编码特定的氨基酸.在揭示了硒代半胱氨酸由UGA编码后,最近的研究表明,在某些古细菌和真细菌中,无义密码子UAG可重新诠释,编码组成蛋白质的第22种天然氨基酸——吡咯赖氨酸.     

修正非齐次马尔可夫模型应用的研究

修正非齐次模型是在齐次模型和非齐次模型基础上提出的适用于蛋白质编码区的马尔可夫模型。此模型可以用来分析生物物种进化和基因突变,模型中的马尔可夫度与序列进化水平相关联,转移矩阵与基因突变相关联。本文通过比较7类不同物种-1度马尔可夫链的含量,验证了生物物种进化反映在密码子使用上的特征;通过密码子位点间转移矩阵的计算,分析了基因突变在密码子不同位点上发生的可能性。