哺乳动物MHC密码子使用概率的聚类分析

利用系统聚类分析方法对随机选取的3种哺乳动物的60个主要组织相容性复合体（MHCⅠ类和Ⅱ类）基因的mRNA序列进行了同义密码子使用概率偏性研究。结果发现，不同物种的MHC基因群中类型相同的基因具有相近的同义密码子使用偏性，而对于同一类型的基因由物种引起的同义密码子使用偏性的差异较小。即功能和类型决定密码子使用模式的大的分类，而物种决定该大类中进一步的差异。基因密码子偏向性的研究对于大幅度增加目标蛋白的产量具有重要的意义。该结果也为基因分类和基因功能的预测提供了新的生物信息学方法。     

玉米同义密码子分析

利用现有的玉米基因组数据库数据,使用Codon w软件对筛选得到的29657个有效基因进行同义密码子使用的多变量分析.结果表明:在玉米中发现23个最优密码子,并且密码子第3位碱基呈现出明显的GC偏性.表明基因的GC含量直接影响玉米的密码子使用频率,同时片段长度越短,其最优密码子的使用频率越高.23个最优密码子的确定对玉米的基因改造和基因育种提供了重要的参考依据.     

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．     

MUC1基因遗传多态性与密码子偏好性的生物信息学分析

为分析MUC1基因在物种间的遗传多态性和密码子偏好性, 本文运用生物信息学方法对来自普通牛、印度牛、冈比亚按蚊、褐家鼠、野猪、人这6个物种的32条MUC1完全编码区域序列进行分析. 结果表明, MUC1基因具有丰富的遗传多态性, 且它的遗传多态性在种间大于种内;MUC1基因在GCT等27个密码子的使用上具有偏好性, 尤其在GGC、CCA、TGA上偏好性较强.     

小鲵科动物Cytb基因密码子偏好性分析

利用Mobyle在线工具的CUSP程序以及CodonW、Cluster3.0软件对NCBI数据库中16种小鲵科动物的细胞色素b(Cytochrome b,Cytb)基因密码子偏好性进行了分析,并探讨密码子偏好性对系统发育分析的影响。结果表明:16种小鲵科动物Cytb基因的有效密码子数范围为34.45~47.18,平均值为41.01,该基因有密码子使用偏好。该基因在组成上偏好使用以A或T碱基结尾的密码子。通过计算各物种每个密码子的同义密码子相对使用度值并做密码子和物种的分层聚类发现,在不同属间密码子使用的模式明显不同。基于Cytb基因密码子偏好性的物种聚类结果与基于Cytb基因序列构建的最大似然法和贝叶斯系统发育树结果不完全一致。     

雌雄异株植物MADS-box基因密码子偏好性分析

为了解雌雄异株植物间MADS-box基因家族的密码子使用偏好性特点,以拟南芥为参照,利用Gen-Bank Feature Extractor,Codonw和CUSP等软件对已发表的雌雄异株植物MADS-box基因序列的密码子偏好性进行分析,发现拟南芥及雌雄异株植物中均偏好使用密码子第3位点为U和A的密码子.再运用SPSS11.5对拟南芥和雌雄异株植物的MADS-box基因密码子偏好性进行聚类分析,发现雌雄异株植物与拟南芥在MADS-box基因的密码子选择偏好方面的差异不显著.从而得出雌雄异株植物对MADS-box基因密码子偏好性不具有显著影响.     

大肠杆菌的同义密码子使用偏性对蛋白质折叠速率的影响

考虑到同义密码子使用偏性的物种差异性,选取大肠杆菌的54条核蛋白为研究对象,将每条核蛋白按二级结构截取出α螺旋片段、β折叠片段和无规卷曲(α-β混合)片段,然后找到每个片段相关的核酸序列信息,计算其同义密码子使用度和相应肽链的折叠速率.在此基础上,分析了同义密码子使用偏性和相应肽链折叠速率之间的相关性,发现对于不同二级结构类的肽链片段,都有部分密码子的使用偏性与其对应的肽链折叠速率显著相关.因此,在蛋白质折叠中,同义密码子的使用偏性起着重要作用.     

天山雪莲叶绿体基因组密码子偏好性分析

分析天山雪莲叶绿体(cp)基因组密码子使用偏倚的一般模式和影响因素,为提高转基因植物外源基因的表达效率以及了解药用植物雪莲的基因功能研究提供了理论基础.利用生物信息学方法从雪莲叶绿体基因组中筛选出50条长度大于300 bp且以ATG为起始的蛋白编码基因为对象,找出导致密码子偏倚的影响因素.结果表明:第三位的GC平均含量...     

两种超嗜热菌基因组中同义密码子使用的分析

对两种超嗜热菌敏捷气热菌(Aeropyrum pernix)和风产液菌(Aqui fex aeolicus)的密码子使用进行分析．相对密码子使用值(RSCU)的计算表明,它们在密码子使用上具有一定的相似性,但也有不同的使用模式,导致这一现象的机制可能存在差异．密码子RSCU值对应分析表明,两种菌中高表达基因均具有相对较高的GC含量,但基因表达水平对密码子使用偏好的影响程度却不一样．在A．pernix中,它是造成整个基因组密码子使用偏好的最主要因素,而在A．aeolicus中却不是．     

不同折叠类型蛋白编码基因的密码子使用

对195个编码不同折叠类型蛋白（50种全α结构蛋白，66种全β结构蛋白，37种α β结构蛋白，42种α/β结构蛋白）基因的密码子使用偏性的方差分析研究表明，不同折叠类型蛋白的密码子使用偏性有着显著的区别，特定折叠类型的蛋白有着特定的编码基因的密码子使用模式，这一结果表明，在蛋白质折叠类型和蛋白质二级结构的预测过程中，编码基因的密码子使用偏性可以作为蛋白质一级结构以外的一项重要的预测标准。     

Characterization of codon usage bias in the dUTPase gene of duck enteritis virus

A comparative analysis of the codon usage bias in the newly discovered dUTPase gene （Assigned Accession No.： DQ486149） of the duck enteritis virus （DEV） and the dUTPase gene of 32 reference herpesviruses was performed. The results indicated that the DEV dUTPase gene encodes a protein of 477 amino acids, which includes five conserved motifs with a 3-1-2-4-5 arrangement. The codon adaptation index （CAI）, effective number of codons （ENC）, and GC3s values indicated synonymous codon usage bias in the dUTPase gene of herpesviruses, and this synonymous bias was correlated with host evolution. The codon usage patterns of the DEV dUTPase gene were phylogenetically conserved and similar to that of the dUTPase genes of the avian alphaherpesvirus. Although codon usage in each microorganism was different, there were no strain-specific differences among them. Sixty-one codons in the predicted polypeptide, with a strong bias towards A and T at the third codon position, were used. Comparison of the codon usage in the dUTPase gene of different organisms revealed that there were 19 codons showing distinct codon usage differences between the DEV and Escherichia coli dUTPase genes; 16 between the DEV and yeast dUTPase genes; and 15 between the DEV and human dUTPase genes. Analysis of variance （ANOVA） showed significant differences between the DEV and yeast dUTPase genes （r = 0.536, P 〈 0.01）. The extent of codon usage bias in the DEV dUTPase gene was highly correlated with the gene expression level, therefore the results may provide useful information for gene classification and functional studies.     

3个茶树品种WOX基因家族的进化及密码子偏好性比较

【目的】WOX基因家族在模式植物组织培养中扮演着重要的分子调控角色。非模式植物WOX基因家族的系统发育和密码子使用偏好性研究有助于探索遗传进化规律和基因表达特征,进而为其转基因体系构建提供指导。【方法】利用生物信息学方法在3个茶树品种全基因组数据中鉴定WOX基因;通过ClustalX 2.1和MEGA X软件探索它们的进化规律。运用Perl语言、Codon W 1.4.2程序和SPSS 23.0等软件分析3个茶树品种WOX基因编码序列,探究它们的密码子使用偏好模式;基于ENc-GC_3s、PR2分析和中性分析结果解析影响密码子偏好的主要因素。【结果】共鉴定出42个WOX成员,其中‘云抗10号’(CSA)11个,‘舒茶早’(CSS)18个,‘云南野生古茶DASZ’(DASZ)13个,系统发育揭示3个茶树品种WOX基因在进化上存在较强的保守性。密码子偏好性分析揭示,3个茶树品种WOX基因密码子都偏好使用A/T和以A/T结尾;CSA和DASZ的WOX基因密码子使用模式相似,表明两者亲缘关系较近;以CSA和CSS作为转基因受体时,3个茶树品种WOX基因中个别密码子需优化;烟草是3个茶树品种WOX基因的最佳异源表达受体;ENc-GC_3s绘图、PR2分析和中性分析表明自然选择是影响3个茶树品种WOX基因密码子使用偏倚的主要因素。【结论】3个茶树品种WOX基因进化上较保守,密码子偏好使用A/T和以A/T结尾,且密码子偏好原因主要是自然选择;揭示出转茶树时密码子的优化信息和烟草为最佳异源表达受体的结果。     

栖热菌噬菌体TSP4密码子偏嗜性及其对基因异源表达的影响

 为了探索噬菌体TSP4、栖热菌模式菌株Thermus thermophilus HB27中6种蛋白编码序列和Escherichia coli基因组遗传密码子使用偏嗜性,探索TSP4基因密码子偏嗜性对其基因异源表达的影响本研究利用生物学软件Editseq和RSCU算法统计噬菌体TSP4密码子使用频率并分析其偏嗜性,与栖热菌HB27的同源基因以及常温菌E.coli基因组的密码子使用偏嗜性进行对比分析.结果显示,噬菌体TSP4与栖热菌HB27优势密码子相似度高达85%,而与E.coli的相似性仅有65%.为了验证分析结果,选取TSP4基因组中一个潜在分子伴侣基因序列在E.coli BL21和E.coli Rosetta(补充了BL21菌株中缺失的6个稀有密码子)中进行异源表达.噬菌体TSP4与其宿主菌HB27之间密码子高相似性说明在长期的进化过程中TSP4在基因水平上形成对宿主的一种适应性机制.异源表达结果显示,分子伴侣基因在E.coli BL21中未见明显表达,但在Rosetta中高效表达,说明Rosetta中补充的 6个稀有密码子明显有助于分子伴侣基因的表达,该结果也进一步证明密码子偏嗜性是否一致在很大程度上影响基因的表达.     

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…     

Is there a close relationship between synonymous codon bias and codon-anticodon binding strength in human genes?

Synonymous codon bias has been examined in 78 human genes (19967 codons) and measured by relative synonymous codon usage (RSCU). Relative frequencies of all kinds of dinucleotides in 2,3 or 3,4 codon positions have been calculated, and codon-anticodon binding strength has been estimated by the stacking energies of codon-anticodon bases in Watson-Crick pairs. The data show common features in synonymous codon bias for all codon families in human genes: all C-ending codons, which possess the strongest codon-anticodon binding energies, are the most favored codons in almost all codon families, and those codons with medium codon-anticodon binding energies are avoided. Data analysis suggests that besides isochore and genome signature , codon-anticodon binding strength may be closely related to synonymous codon choice in human genes. The join-effect of these factors on human genes results in the common features in codon bias.     

扬子鳃蛭线粒体基因组全序列测定及其系统学地位——基于Pacbio和Illumina技术

利用Illumina和Pacbio测序技术对扬子鳃蛭（Ozobranchus jantseanus）线粒体基因组全序列进行测序及注释，并与NCBI数据库中蛭纲（Hirudinea）其他物种的线粒体全序列的排列方式和系统进化关系进行了比较，以确定其系统学地位.结果显示：获得的线粒体基因组序列长度为14 868 bp，蛋白编码基因存在2种起始密码子，分别为ATG和ATT；终止密码子共有4种，分别为TAA，TAG，TA和T；蛭纲10个物种的线粒体基因组全序列基因排序可分为2种类型，其差异表现在tRNAs的互换和长非编码区的长度的不同；扬子鳃蛭所属的吻蛭目（Rhynchobdellida）均为b型，绝大部分无吻蛭目（Arhynchobdellida）的排列方式为a型.基于蛭纲物种的13个蛋白编码基因(PCGs)的Neighbor-Joining（NJ）树进化分析显示，扬子鳃蛭与其他吻蛭目物种聚类.     

扬子鳃蛭线粒体基因组全序列测定及其系统学地位——基于Pacbio和Illumina技术

利用Illumina和Pacbio测序技术对扬子鳃蛭（Ozobranchus jantseanus）线粒体基因组全序列进行测序及注释，并与NCBI数据库中蛭纲（Hirudinea）其他物种的线粒体全序列的排列方式和系统进化关系进行了比较，以确定其系统学地位.结果显示：获得的线粒体基因组序列长度为14 868 bp，蛋白编码基因存在2种起始密码子，分别为ATG和ATT；终止密码子共有4种，分别为TAA，TAG，TA和T；蛭纲10个物种的线粒体基因组全序列基因排序可分为2种类型，其差异表现在tRNAs的互换和长非编码区的长度的不同；扬子鳃蛭所属的吻蛭目（Rhynchobdellida）均为b型，绝大部分无吻蛭目（Arhynchobdellida）的排列方式为a型.基于蛭纲物种的13个蛋白编码基因(PCGs)的Neighbor-Joining（NJ）树进化分析显示，扬子鳃蛭与其他吻蛭目物种聚类.     

基于mtDNA CO I基因的西藏牦牛遗传多样性及系统进化研究

为从分子水平上探讨西藏牦牛的序列多态性、群体遗传多样性和系统进化关系,本研究对17个西藏牦牛类群170个个体的mtDNA COⅠ全序列进行测序,用MEGA5.0、DNASP5.0等软件分析核苷酸组成、单倍型多样性和核苷酸多样性.基于Kimura-2-Parameter双参数模型,分别采用邻近法（NJ）和最大似然法（UPGMA）构建系统进化树,分析不同牦牛类群的亲缘关系和分类.结果表明：①西藏17个牦牛类群的mtDNA COⅠ全序列长度均为1 545 bp,个体间无长度差异,无内含子,起始密码子为AUG（ATG）,终止密码子为UAA（TAA）,共编码514个氨基酸.T、C、A和G4种碱基的平均含量分别为29.5％（29.3％ ～ 29.8％）、25.5％（25.2％ ～ 25.6％）、28.7％（28.6％ ～ 28.9％）和16.3％（16.2％ ～ 16.5％）; A＋T的平均含量为58.2％,存在一定的碱基偏倚性.②在17个西藏牦牛类群的170头牦牛中,共发现mtDNA COⅠ有25种单倍型,单倍型多样性值在0～0.978之间,平均单倍型多样性和核苷酸多样性值分别为0.566、0.00326,表明西藏牦牛具有较丰富的遗传多样性.③西藏牦牛mtDNA CO Ⅰ中亮氨酸平均含量最多（11.496％）,半胱氨酸平均含量最少（0.1946％）.碱性氨基酸、酸性氨基酸的含量分别为6.6171％、4.8627％;亲水性氨基酸、疏水性氨基酸分别为57.39％、42.61％.④基于mtDNA COⅠ,西藏17个牦牛类群可分为2大类,即类乌齐（LWQ）牦牛单独成一类,其它牦牛类群聚为一类.