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．     

外源基因在E.coli和Yeast中高效表达的理论

依据Ｅ．ｃｏｌｉ和Ｙｅａｓｔ基因表达水平与同义密码子使用，密码子内部碱基关联以及相邻密码子之间碱基关联的相关性，引入参数ＣＤＩ和ＣＥＩ分别代表密码子内部碱基关联与相邻密码子之间碱基关联对基因表达水平的影响，提出了一个通过ＣＤＩ和ＣＥＩ的极大化改造外源基因使之在Ｅ．ｃｏｌｉ和Ｙｅａｓｔ中高效表达的方案，并以鱼抗冻蛋白基因为例进行了具体计算。     

用信息论方法研究几类核酸序列的密码子使用与基因表达…

研究了Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ，Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ和Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ Ｙｅａｓｔ三类核酸序列的密码子使用频率与基因表达水平的关系，依照每一基因中最适密码子、非最适密码子和稀有密码子出现的概率，计算其信息熵Ｅ。首先，发现Ｅ与ＣＡＩ值保持了很好的线性关系，且三类序列的线性拟合方程非常接近，因此，用信息熵Ｅ作为描述基因表达水平的物理量是合适的；其次，三类序列的Ｅ－Ｐ（Ｅ     

用信息论方法研究几类核酸序列的密码子使用与基因表达水平的关系

研究了Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉ，Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｕｂｔｉｌｉｓ和ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓＹｅａｓｔ三类核酸序列的密码子使用频率与基因表达水平的关系，依照每一基因中最适密码子、非最适密码子和稀有密码子出现的概率，计算其信息熵Ｅ。首先，发现Ｅ与ＣＡＩ值保持了很好的线性关系，且三类序列的线性拟合方程非常接近，因此，用信息熵Ｅ作为描述基因表达水平的物理量是合适的；其次，三类序列的Ｅ─Ｐ（Ｒ）（稀有密码子概率）曲线都接近对数关系，说明稀有密码子在抑制基因表达水平方面，起着很重要的作用；第三，由各种关系曲线的相似性，可以推测，Ｅ．ｃｏｌｉ等原核生物与真核生物Ｙｅａｓｔ在密码子使用与基因表达水平的关系方面，其机理是相似的。     

基因表达水平与密码子使用的关系及其预测

研究了两个方面的问题．首先，对Ｅ．ｃｏｌｉ（１２１个基因），Ｂ．ｓｕｂｔｉｌｉｓ（１１１个基因）、Ｙｅａｓｔ（１０７个基因）三种生物的核酸序列，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、非最适密码子和稀有密码子．对每一序列的编码区，算出它们各自出现的概率后，用信息聚类法聚类．发现每种生物的高低表达基因明显分开，将三种生物基因聚类结果综合来看，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．在此基础上提出一个预测稀有密码子及基因表达水平的自洽信息聚类方法，Ｅ．ｃｏｌｉ、Ｙｅａｓｔ预测的结果与Ｅ．ｃｏｌｉ、Ｙｅａｓｔ的现有资料相比，符合很好．文中还预测了Ｂ．ｓｕｂｔｉｌｉｓ、Ｄｒｏｓｏｐｈｉｌａ和Ｂａｃｔｅｒｉｏ－ｐｈａｇｅ三种基因的表达水平及稀有密码子．     

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．     

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     

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．     

鱼抗冻蛋白在E.coli和Yeast中高效表达的理论初探

按照Ｅ．ｃｏｌｉ和Ｙｅａｓｔ甚高表达基因中的同义密码子使用、碱基构成和密码子之间的碱基关联的ＥＥＮＳ模式，对鱼抗冻蛋白基因ＡＦＰＩＩＡ７进行了改造，理论上使得ＡＦＰＩＩＡ７基因在Ｅ．ｃｏｌｉ和Ｙｅａｓｔ中的表达水平有了非常显著的提高．未改造的ＡＦＰＩＩＡ７基因在Ｅ．ｃｏｌｉ中表达，其表达水平为ＣＡＩ＝０．４１１，ＣＥＩ＝３．２４０是较低表达水平的基因，估计值在１０～１０３ｍｏｌ／ｃｅｌｌ之间．经改造后，其表达水平变成甚高表达基因ＣＡＩ＝０．８６８，ＣＥＩ＝５．９７８，估计值在１０４～１０５ｍｏｌ／ｃｅｌｌ之间．在Ｙｅａｓｔ中表达，未改造的ＡＦＰＩＩＡ７基因的表达水平为ＣＡＩ＝０．３５９，ＣＥＩ＝５．８８０，也是较低表达基因．经改造后，此基因为Ｙｅａｓｔ的高表达基囚，ＣＡＩ＝０．７０３，ＣＥＩ＝１１．６６８．本文的方法为异质基因获得高效表达提供了一种理论途径．     

E.coli和Yeast基因起始与终止密码子邻近序列碱基保 …

计算Ｅ．ｃｏｌｉ和Ｙｅａｓｔ基因起始与终止密码子邻近序列单碱基、相邻双碱基、相邻三碱基的碱基出现概率得出的Ｍ１（ｌ）、Ｍ２（ｌ）、Ｍ２（ｌ）值,很好地体现了原核生物Ｅ．ｃｏｌｉ和真核生物Ｙｅａｓｔ翻译起始区域的显著差异;矩阵Ｐ的本征值之和,可作为衡量不同生物基因碱基保守性,关联性强弱强度的一个指标。     

改造人干扰素α2b基因在大肠杆菌中获得高效表达的理论方法

按照Ｅ．ｃｏｌｉ甚高表达基因中同义密码子使用,密码子内和密码之间碱基关联的ＥＥＮＳ模式,对人干扰素α２ｂ基因编码区中的同义密码子进行置换,理论上使得人干扰素α２ｂ基因在Ｅ．ｃｏｌｉ中的表达水平有非常显的提高,在理论上,未改造的人干扰素α２ｂ基因在Ｅ．ｃｏｌｉ中的表达水平为ＣＡＩ＝０．３２３,ＣＤＩ＝０．５７４,ＣＥＩ＝０．６２９,是较低表达水平的基因,估计实际表达水平在１０～１０＾３ｍｏｌ／ｃｅ     

大肠杆菌编码区5′端碱基的统计分析

统计了大肠杆菌１２８８个编码序列开始的３３个碱基位点（１１个密码子）上各碱基出现的概率,发现第２、第３密码子各位点上的碱基概率分布与其它密码子上的碱基分布概率不一样;碱基Ｇ和Ｔ出现的概率从第４个密码子后呈现明显的３周期分布．我们还研究了这些位点上的碱基概率分布与基因表达水平的关系,发现高表达基因和低表达基因在第２、第３密码子各位点上,其各种碱基的概率分布是有区别的;高表达基因碱基Ｇ和Ｔ的概率分布３周期性更明显．     

大肠杆菌编码区5‘端碱基的统计分析

统计了大肠杆菌１２８８个编码序列开始的３３个碱基位点（１１个密码子）上各碱基出现的概率,发现第２、第３密码子各位点上的碱基概率分布与其它密 子上的碱基分布概率不一样;碱基Ｇ和Ｔ出现的概率从第４个密码子后呈现明显的３周期分布,还研究了这些位点上的厂长在概率分布与基因表达水平的关系,发现高表达基因和低表达基因在第２、第３密码子各位点上,其各种碱基的概率分布是有区别的;高表达基因碱基Ｇ和Ｔ的概率分布３周     

SD序列矩阵表示与保守性

提出用矩阵形式表示一组核酸序列的方法．以大肠杆菌ＳＤ序列（在起始密码子ＡＴＧ前－１～－２５位点的２５个碱基范围内）为例给出了表示各位点单碱基、相邻双碱基、相邻三碱基出现的矩阵形式，并计算了体现序列的保守性、关联性的Ｍ（ｌ）值，发现大肠杆菌ＳＤ序列保守性，相邻双碱基、三碱基关联性与基因表达水平成正相关关系     

原核生物和酵母基因组中起始密码的特征分析

提出了一个识别基因起始密码子的第一ATG规则，用酵母基因组中的已知基因检验，正确率为99．9％；用大肠杆菌基因组中已知以ATG起始的基因进行检验，正确率为92．9％；用枯草杆菌基因组中已知以ATG起始的基因的进行检验，正确率为81．0％，统计了L－Ter（上游最后一个终止密码）到起始密码子之间的距离（记为D值），酵母的平均长度是17个碱基；在大肠杆菌和枯草杆菌中，以ATG起始的基因的D值分别是36和33个碱基；以非ATG起始的基因的D值分别是39和32个碱基；解释了真核和原核生物D值差别的原因；发现大肠杆菌和枯草杆菌中，以ATG起始的基因和以非ATG起始的基因序列的构造差异。认为L－Ter到起始密码子之间的序列可能是mRNA先导充列的主要结构。     

TAI系列I冰草染色体间易位的酯酶同工酶研究

分析小冰麦异附加系列Ｉ（ＴＡＩ系列Ｉ）的叶片酯酶（ＥＳＴＬ）、胚乳酯酶（ＥＳＴＥ）和胚芽鞘酯酶（ＥＳＴＣ）的酶谱表型，根据同工酶结构基因Ｅｓｔｃ－Ａ＾ｉｇ１和Ｅｓｔｌ－Ａ＾ｉｇ２在异附加系ＴＡＩ－１２，基因Ｅｓｔｅ－Ａ＾ｉｇ４在ＴＡＩ－１５中冰草染色体上的定位，推知ＴＡＩ－１２和ＴＡＩ－１５中的冰草色染色体分别属于第３和６同祖群。由于此二冰草染色体上还分别存在小麦第６和３同祖群染色体部分同源的基因     

重组质粒p434crohis的构建与表达

根据噬菌体４３４ｃｒｏ的基因序列,合成了一对在Ｃｒｏ的Ｃ－末端含有６个Ｈｉｓ密码子的寡核苷酸（６９ｂｐ）,并在其两端设计了ＰｓｔＩ和ＫａｓＩ两个酶切位点。经粘合、退火后将双股寡核苷酸链分别插入ｐ４３４ｃｒｏ（３．３５ｋｂ）质粒的４３８位（ＰｓｔＩ切点）和６３８位（ＫａｓＩ切点）,构建成含４３４ｃｒｏｈｉｓ基因的重组质粒。其表达产物为Ｃ端含有６个Ｈｉｓ的阻遏蛋白４３４ｃｒｏｈｉｓ。经功能测定表明融合蛋白４３４ｃｒｏｈｉｓ仍具有调节ＤＮＡ转录功能,并用金属亲和层析鉴定了表达产物     

大肠杆菌SD序列与基因表达水平的关系

依据基因表达水平的理论预测方法从１３７３个大肠杆菌基因中选出了７３个甚高表达基因和１００个甚低表达基因,研究了这两类基因编码区起始密码子ＡＴＧ前－１到－２１位点（包含ＳＤ序列）的碱基构成与基因表达水平的关系。结果表明,ＳＤ序列中的富嘌呤区（约在－７到－１２位点）Ｇ和Ｔ的概率分布曲线中心到ＡＴＧ的距离（记为ＬＨ）与基因表达水平有明显的关系。甚高表达基因ＬＨ约为１０,甚低表达基因的ＬＨ约为８,另外在－     

新型抗菌肽基因设计、合成及其在酵母中的表达(Ⅰ)——杂合抗菌肽基因的设计与合成

以化学合成并证实抗菌活性和抗菌谱都高于天然抗菌肽的杂合肽ＣｅｃｒｏｐｉｎＡ１－１１Ｄ１２－３７的氨基酸序列为基础,选用酵母高频使用密码子设计了一种新型抗菌肽基因,基因合成采用二次ＰＣＲ（聚合酶链式扩增）方法．设计和合成的基因全长１４０个碱基对,包括氨基酸编码序列、起始密码子、终止密码子和两端限制性内切酶ＢａｍＨＩ、ＥｃｏＲＩ、ＳａｌＩ识别顺序,合成的基因克隆于ＰＣＲＴＭ２．１载体上．经ＤＮＡ序列分析证实,合成基因碱基序列与设计序列完全一致．     

环状芽胞杆菌（Bacillus circulans）基因表达效率调节DNA片段的研究

用大肠杆菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉ）启动子探针型载体ｐＳＵＰＶ１从环状芽胞杆菌（Ｅａｃｉｌｌｕａｅｉｒｃｕｌａｎｓｃ－２）基因组中分离的启动子片段ＢＣ６能使无启动子的卡那霉素抗性基因恢复活性，并在大肠杆菌中获得高效表达（卡那霉素抗性高达１２００μｇ／ｍＬ）．当用限制酶ＸｂａⅠ去除其５′－端１．２ｋｂ片段（命名为Ｘｂ片段）后，３′－端片段仍能启动Ｋａｎ￣ｒ基因表达，其抗性水平降至４００μｇ／ｍＬ但当１．２ｋｂ片段反向插回原有位置时，其抗性水平降至６００μｇ／ｍＬ．将Ｘｂ片段正向插入另一重组质粒ｐＢＣ３中融合的Ｋａｎ￣ｒ基因启动子的上游时，卡那霉素抗性由２００μｇ／ｍＬ上升至１０００μｇ／ｍＬ．当Ｘｂ片段反向插入时，Ｋａｎ￣ｒ基因的表达却明显受到抑制，降为１００μｇ／ｍＬ．这说明Ｘｂ片段具有正向增强而反向衰减Ｋａｎ￣ｒ基因表达的能力．用ＢＣ６片段的两个亚克隆片段与ｃ－２菌株总ＤＮＡ分别作Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交时，结果显示３′－端片段以单拷贝形式存在于基因组中，而Ｘｂ片段则以多拷贝形式散布其中．由此推断Ｘｂ片段并非一定伴随该基因启动子存在．