大肠杆菌终止密码子前后序列碱基的统计分析

统计了大肠杆菌９８５个基因终止密码子前３１个碱基和终止密码子后３３个碱基在各个位点的碱基概率分布．发现终止密码子前３个碱基和终止密码子后３个碱基的概率分布与其它位点的概率分布有很大的差别．以ＴＡＡ结尾的基因序列和以ＴＡＧ或ＴＧＡ结尾的基因序列的碱基分布在终止密码子附近也有明显不同．我们又统计了高表达基因和低表达基因终止密码子前后序列的碱基分布,发现在紧邻终止密码子前后３个碱基范围内,某些碱基分布有明显的差别．还发现碱基Ｇ和碱基Ｔ的３周期分布贯穿整个编码区,碱基Ａ的３周期分布在编码终止区非常明显．     

大肠杆菌基因编码区碱基分布非均匀性的研究

基于大肠杆菌 １２９２ 个基因编码区．１）统计出了氨基酸丰度分布,与一般生物氨基酸丰度比较发现,构成大肠杆菌蛋白质的氨基酸中疏水氨基酸相对较多,小氨基酸相对较少,二硫键相对较少;２）发现编码区碱基分布的非均匀性与氨基酸丰度的分布和同义密码子的非均匀使用紧密相关;３）分析了编码开始区域、编码终止区域碱基分布和氨基酸丰度分布的差别,得到了一些有意义的结论．     

大肠杆菌基因编码区域基分布非均匀性的研究

基于大肠杆菌１２９２个基因编码区。１）统计出了氨基酸丰度分布，与一般生物氨基酸丰度比较发现，构成大肠杆菌蛋白质的氨基酸中疏水氨基酸相对较多，小氨基酸相对较少，二硫键相对较少；（２）发现编码区域基分布的徨与氨基酸丰度的分布和同义密码子的非均匀使用紧密相关；３）分析了编码开始区域、编码终止区域碱基分布和氨基酸丰度分布的差别，得到了一些有意义的结论。     

酵母编码区及非编码区的统计分析

以酵母全基因组中第一类的2505个编码序列和相对应的非编码序列为统计样本,给出了酵母编码起始区和编码终止区以及非编码区碱基的分布特征,我们发现,真核生物的Yeast和原核生物的E.coli同样,四种碱基在编码区呈3周期分布,非编码区没有3周期特性,在起始密码子前－3位点上碱基A、C、T明显偏置,与Marilyn Kozak的结果相比较看出,这一伴点与进化无关。＋4位点碱基T、G的使用和有椎生物不同,有可能与进化有关。     

浙江近无柄雅榕古树叶绿体基因组特征分析

以一株浙江近无柄雅榕古树为研究对象,通过Illumina HiSeq测序平台对其叶绿体基因组进行了测序,分析了其叶绿体基因组结构特征及其近缘种间关系。结果表明:近无柄雅榕叶绿体DNA全长160 292 bp,具有典型的环状结构,由4个区域组成,包括1个大单拷贝区(large single copy,LSC)、1个小单拷贝区(small single copy,SSC)和一对分开的反向重复区域(inverted repeat,IR),LSC、SSC、IR的长度分别为88 565、20 145和25 791 bp;共注释出118个基因,其中包括4个rRNA基因、31个tRNA基因和83个蛋白质编码基因;共检索到68个SSR,其中包括11个复合型SSR、52个单碱基重复、4个二碱基重复和1个三碱基重复;与蛋白质编码基因对应的密码子偏好使用A/T碱基,在所有密码子中编码亮氨酸(Leu)的密码子最多;在系统发育树上,近无柄雅榕与已报道的菩提树亲缘关系最近,同源性达99%以上。     

密码子的碱基关联与度表达增强网络

提出了基因表达水平与碱基顺序关系的表达增强网络模型，认为ＥＥＮ与编码区中密码子的某些特定位点关联，这些位点称为ＥＥＮＳ。用统计分析的方法证实了ＥＥＮＳ的存在，并对Ｅ．ｃｏｌｉ和Ｙｅａｓｔ找出了这些位点。发现表达水平不仅与同义密码子的使用、且与密码子第１第２位点（特别是１位点）有关，因此Ｉｋｅｍｕｒａ的ｔＲＮＡ丰度说是不完全的。发现ＥＥＮ在编码区中可能具有很大的尺度，而不局限于相邻密码子，因此ｔＲＮ     

14种帘蛤科贝类线粒体基因组特征与系统进化分析

利用从genbank数据库摘录了帘蛤科Veneridae的14种贝类的线粒体基因组全序列,分析其特征,并研究帘蛤科贝类分子系统进化关系。结果显示,A+T碱基含量高于G+C碱基含量,线粒体基因组表现出明显的碱基偏倚现象。对蛋白质编码基因分析,ATG并不是唯一的起始密码子,终止密码子有TAA和TAG两种;密码子组成表现出亲缘关系近的密码子组成差异较小,而亲缘关系远的差异较大。研究还发现14个物种线粒体基因排列顺序存在差异,有基因重排现象和ATP8基因缺失现象,可能是和物种生活环境有关。选取巴非蛤属的和蔼巴非蛤,真曲巴非蛤,织锦巴非蛤,波纹巴非蛤来研究帘蛤科贝类线粒体基因组选择压力,结果表明其12种蛋白质编码基因的Ka/Ks均介于0和1之间,表明基因受到纯化选择作用。基于线粒体基因组序列计算的遗传距离和构建的NJ系统发育树所得结论与传统形态分类基本一致,说明线粒体基因适合作为帘蛤科系统发育的研究手段。     

密码子的碱基关联与表达增强网络

提出了基因表达水平与碱基顺序关系的表达增强网络（ＥＥＮ）模型，认为ＥＥＮ与编码区中密码子的某些特定位点相关联，这些位点称为ＥＥＮＳ．用统计分析的方法证实了ＥＥＮＳ的存在，并对Ｅ．ｃｏｌｉ和Ｙｅａｓｔ找出了这些位点．发现表达水平不仅与同义密码子的使用、且与密码子第１第２位点（特别是１位点）有关，因此Ｉｋｅｍｕｒａ的ｔＲＮＡ丰度说是不完全的。发现ＥＥＮ在编码区中可能具有很大的尺度，而不局限于相邻密码子，因此ｔＲＮＡ－ｔＲＮＡ相互作用说是不完全的．     

锥体虫、果蝇基因编码区的密码子使用、碱基间关联与基因表达水平的关系研究

用自洽信息聚类方法预测了锥体虫（Ｔｒｙｐａｎｏｓｏｍａｂｒｕｃｅｉ）（８１个基因）和果蝇（Ｄｒｏｓｏｐｈｉｌａ）（１２４个基因）的基因表达水平、高表达基因同义密码子的使用规律，求出了描述基因表达水平的参数ＩＥ值和ＣＡＩ值；在此基础之上，用我们提出的基因表达增强网络（ＥＥＮ）理论研究了基因编码区的碱基构成、密码子内和密码子之间的碱基关联与基因表达水平的关系，结果表明，其增强网络位点数目比Ｅ．ｃｏｌｉ和Ｙｅａｓｔ要多，说明生物越高级，编码区内的碱基关联越强．     

敏捷气热菌密码子及AUG侧翼序列保守性分析

比较敏捷气热菌和大肠杆菌等9种编码GC含量．以及各异生物的密码子使用情况．结果表明,与敏捷气热菌编码区GC含量比较接近的果蝇．在密码子使用上与之相差最小．它们在分类学上分别属于不同的域,与敏捷气热菌同属古菌．但GC含量相差较大的强烈炽热球菌．则相差较大．说明编码区GC含量对密码子使用偏好．比生物分类学(系统发育)地位更重要．碱基A．C在高、低表达基因中出现的概率差别较大．尤其在-1,-3,-4和7位点;碱基A,C在调控翻译起始效率中的作用．可能大于碱基G,U。因为碱基G,U在高表达和低表达基因中．其出现的概率差别不大．高表达和低表达基因起始密码子侧翼序列中．某些位点保守性存在差异．其中高表达基因-1位和-3全可能与其高表达特性有关．     

密码子上下文关联与蛋白质二级结构

对人(Homo sapiens)117个蛋白质和大肠杆菌(Ecoli)的87个蛋白质的各二级结构相对应的mRNA序列中的密码子上下文关联作了统计分析，发现它们的使用对不同种属的蛋白质二级结构有不同的偏好，对同一种属蛋白质的不同二级结构也有不同的偏好．与密码子和单碱基关联的结果比较，说明密码子上下文关联可以更加准确地预测蛋白质二级结构．     

高频密码子分析法及其在烟草密码子分析中的应用

利用自编的RFCS程序计算同义密码子相对使用频率（RFSC），并根据RFSC值筛选出高频密码子，将高频密码子分析法筛选出的酵母Y.lipolytica高频密码子和传统的高表达优越密码子分析法筛选出的优越密码子进行比较，证实高频密码子分析法的可靠性。应用高频密码子分析法分析烟草的256个cDNA全序列，计算出同义密码子的相对使用频率，初步确定烟草的高频密码子， 为外源基因在烟草中的表达提供参考。     

碱基关联与基因表达水平的关系

研究了Ｅ．ｃｏｌｉ和Ｙｅａｓｔ基因编码区内碱基关联与基因表达水平的关系，结果表明：１）单碱基构成与基因表达水平有一定的关系；２）紧邻、次紧邻碱基间的关联（ｔ≤２）与基因表达水平有较好的线性关系；３）密码子第１位碱基的构成与基因表达水平有关系；４）密码子内１、３位和２、３位碱基之间的关联熵与基因表达水平有很强的关系；５）密码子内各位碱基与相邻密码子第１位碱基的关联熵与基因表达水平有很好的线性关系．     

人cDNA序列中二类甲硫氨酸密码子的区分

在人类cDNA序列确定全长基因的过程中，必须判断第一个ATG密码子是真正的起始密码子还是框内的非起始作用的甲硫氨酸密码子，在总结了这二类密码子上下文共有序列特征，周期性，密码子的碱基偏向性，以及编码的氨基酸的疏水性等方面差异的基础上，从模式识别的角度出发，将这二类密码子视为由此构成的多维特征空间中的二个模式类，应用费歇线性判别法进行分类器的设计，并对分类器的错误率进行估计，表明在这些特征下，这二类密码子可以区分，以此分类器的判断真正的起始密码子和非起始甲硫氨酸密码子，其准确率可达75％。     

A tripeptide 'anticodon' deciphers stop codons in messenger RNA

The two translational release factors of prokaryotes, RF1 and RF2, catalyse the termination of polypeptide synthesis at UAG/UAA and UGA/UAA stop codons, respectively. However, how these polypeptide release factors read both non-identical and identical stop codons is puzzling. Here we describe the basis of this recognition. Swaps of each of the conserved domains between RF1 and RF2 in an RF1-RF2 hybrid led to the identification of a domain that could switch recognition specificity. A genetic selection among clones encoding random variants of this domain showed that the tripeptides Pro-Ala-Thr and Ser-Pro-Phe determine release-factor specificity in vivo in RF1 and RF2, respectively. An in vitro release study of tripeptide variants indicated that the first and third amino acids independently discriminate the second and third purine bases, respectively. Analysis with stop codons containing base analogues indicated that the C2 amino group of purine may be the primary target of discrimination of G from A. These findings show that the discriminator tripeptide of bacterial release factors is functionally equivalent to that of the anticodon of transfer RNA, irrespective of the difference between protein and RNA.     

Exploring Codon Usage Patterns of Alternatively Spliced Genes in Human Chromosome 1

Introduction A large number of species (prokaryotes and eukaryotes) have been used to study the pattern of codon usage bias, and it has also been demonstrated that inter- and intra-genomic variation of the pattern of codon usage is a widespread phenomenon, which may result from various factors. Alternative synonymous codon usage does not modify the amino acid sequence encoded in DNA among species and often among genes from the same genome. It has been suggested that the pattern of codon usag…     

利用RIG质粒在大肠杆菌中有效表达转录因子类蛋白

 大肠杆菌是常用的基因工程蛋白表达系统宿主菌,而密码子偏倚性常常成为某些异种蛋白质在大肠杆菌中成功表达的障碍.利用含有编码多种稀有tRNA的重组质粒RIG,一个含有大量稀有密码子的人类线粒体转录终止因子样蛋白成功地在大肠杆菌中得到表达.证明使用RIG质粒是克服大肠杆菌密码子偏倚性的有效手段.     

Expressed sequence tags analysis revealing the taxonomic position and fatty acid biosynthesis in an oleaginous green microalga, Myrmecia incisa Reisigl (Trebouxiophyceae, Chlorophyta)

cDNA library of Myrmecia incisa H4301 was constructed using λ phage vectors.The library consisted of 1.5×10 6 clones with a recombination rate of 90%,and 1942 clones were randomly sequenced.All 1854 readable expressed sequence tags(ESTs) were clustered into 596 non-redundant sequences(NRSs),among which 126 NRSs were from 1384 ESTs,showing a high redundancy.Among the 596 NRSs,30 were ribosomal RNA,and 152 significantly matched with those available in NCBI database and JGI Genome Portal,the latter were divided into nine subcategories.Overall,59 NRSs were involved in photosynthesis,the respiratory electron transport chain,ATP synthesis,oxidation reduction,fatty acid biosynthesis,glucose metabolism,protein metabolism,and small molecular metabolism,suggesting that these genes were abundantly transcribed during energy and substance metabolism.Acyl-carrier protein,ferrodoxin and fatty acid elongase genes obtained from this cDNA library enabled presumption of a possible biosynthesis pathway of ArA in M.incisa.Codon usage analysis of 142 NRSs with 17798 codons in the predicted coding regions showed that the average G+C content level of the total codons was 55.39%,and that of the third position in base trimers was 66.42%,indicating a strong bias toward cytosine and/or guanosine in this algal genome.Among all synonymous codons,NAG was most favored,while NUA was most avoided.Phylogenic trees inferred from ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase small subunit genes and the extra partial sequences of 18S rRNA obtained from this library demonstrated that M.incisa belonged to Trebouxiophyceae and was significantly clustered with M.incisa SAG 2007,Lobosphaera tirolensis,M.bisecta,and Parietochloris incisa,but was clearly distant from P.pseudoalveolaris and P.alveolar.Transmission electron microscopy revealed pyrenoids traversed by many parallel thylakoids membranes,while starch grains were only clearly observed when cells were grown under nitrogen stress.Based on combined investigation of the phylogeny and morphological characteristics,it is proposed that M.incisa be kept in the genus Myrmecia in which there might be two parallel groups,one living freely and another symbiotic species.