密码子的数学模型与四进制

建立了密码子构成的数学模型,提出了碱基与密码子用四进制数字代码表达的方法和依据.在此基础上,列出了一个含有若干数宇信息的新遗传密码表,并对有关应用等问题进行了初步讨论;其中特别指出了四进制数字代码在开发四进制生物计算机时可能发挥的作用及意义.     

基于密码子使用特征预测家族性扩张型心肌病的疾病基因

家族性扩张型心肌病(FDC)是一种以常染色体显性遗传为主的单基因病, 迄今已定位了15个常染色体显性遗传FDC的疾病基因区间, 但只确定了其中8个定位区间的致病基因, 另外7个定位区间中的FDC疾病基因仍有待发现. 本文对已知的FDC疾病基因序列进行了深入分析, 发现其密码子使用频率分布具有显著的特异性, 并设计了基于这种特征预测FDC疾病基因的新方法. 交叉验证结果表明, 该方法能够从定位区间内众多的基因中有效预测出FDC疾病基因. 除具有较高的预测精度外, 该方法的另一显著优点是只需要知道基因序列数据, 因而有可能帮助发现那些功能还完全未知的FDC疾病基因. 在此基础上, 用该方法对疾病基因还未知的7个FDC定位区间进行了分析, 给出了FDC疾病基因的预测结果和预测软件(http://infosci.hust.edu.cn), 可为相关实验研究发现新的FDC疾病基因提供帮助.     

遗传密码起源的一个新假说

本文提出了双链核配分子（dsRNA或dsDNA）与氨基酸共同作用导致遗传 密码起源的新假说。认为两条核酸链的存在是遗传密码起源所必要的,它们同时以三联体的形式发挥作用,其中,一条连上的三联体为互作密码子,负责与氨基酸直接作用建立特异对应关系;另一条链上的三联体为密码子,负责存储这种特异关系信息。该假说克服了氨基酸－反密码子互作假说遇到的一些困难。     

cp基因的修饰引起转基因的沉默及其介导的PVX抗性

将马铃薯X病毒(potato virus X, PVX)外壳蛋白(coat protein, CP)基因(cp)编码序列中植物偏爱密码子替换成稀有同义密码子, 并将此修饰的外壳蛋白基因(cpm)及未修饰外壳蛋白基因(cp)分别置于CaMV 35S启动子后, 构建植物表达载体, 并用农杆菌介导转化烟草.Northern杂交及Run on实验结果表明, 转cpm基因烟草比转cp基因烟草发生转录后基因沉默(PTGS)的频率明显增高(从6.25%增至35%), 并且对人工接种的PVX病毒抗性显著提高.以上结果表明, 基因中密码子的替换可以明显提高转基因植株的病毒抗性.     

cp基因的修饰引起转基因的沉默及其介导的PVX抗性

将马铃薯X病毒(potato virus X, PVX)外壳蛋白(coat protein, CP)基因(cp)编码序列中植物偏爱密码子替换成稀有同义密码子, 并将此修饰的外壳蛋白基因(cpm)及未修饰外壳蛋白基因(cp)分别置于CaMV 35S启动子后, 构建植物表达载体, 并用农杆菌介导转化烟草. Northern杂交及Run on实验结果表明, 转cpm)基因烟草比转cp基因烟草发生转录后基因沉默(PTGS)的频率明显增高(从6.25%增至35%), 并且对人工接种的PVX病毒抗性显著提高. 以上结果表明, 基因中密码子的替换可以明显提高转基因植株的病毒抗性.     

应用最大似然法检测丙肝病毒包膜蛋白编码基因的适应性进化

非同义-同义置换速率比值(d_N/d_S)是藉蛋白质编码序列评价选择压力的一种重要测度, 而基于密码子置换模型的最大似然法业已成为检测承受正选择的氨基酸位点及适应性进化的统计分析工具. 本研究应用最大似然法分析了丙型肝炎病毒的包膜蛋白编码序列, 从全世界18个常见的基因型/亚型中, 发现了4个正选择/适应性位点. 由于这些氨基酸位点位于不同的免疫表位, 本研究结果具有潜在的生物医学价值, 同时表明最大似然法可以作为一种检测高分歧度病毒蛋白中适应性进化存在与否的有效手段.     

突变率的S_4对称破缺和终止密码子

文献[1,2]等曾就二联密码引用无义突变数和Hamming距离的概念,讨论了如何获得最优化密码的数学方法。由于在计算突变时未区别转换突变和颠换突变,故未能得出可和实际比较的有意义结果。事实上,如碱基U、C、A、G间具有严格的S_4置换群对称性,那么任两个碱基间具有相等的突变率,并且一个密码子的三个字母也没有区别。因此,64个密码子中任取若干个都是同权的,原则上无法区别哪些是终止密码。实际上碱基的突变率不具有严格的S_4对称性,它可分解为S_4不变的部分和S_4对称破缺的部分。我们可以只考虑S_4对称破缺的     

用八卦图排列和表达遗传密码的特征及其意义

国内外一些研究者,借用我国三千年前的阴阳八卦规律,对生物体内的遗传密码问题进行了广泛的探讨。在此基础上,本文对密码子的八卦图和遗传密码表的一些主要特点作一简要的比较分析。我们从中可以看出,在研究密码子时,它们各自表现出不同的可取之处。为便于阐述问题,概要地介绍一下64个密码子和八卦图之间的关系。八卦图中的8个型态命名为乾坤、震、艮、兑、巽、离、坎。我们用这些符号的爻(-和--)代表核苷,凡位于上面的爻,表示密码子5＇端第1位核苷,位于下面的爻表示尾位核苷,另一个表示中间位核苷。再令“-”代表强型核苷C和G(与反密码子配对时常形成三个氢键)。“--”代表弱型核苷U和A(配对时形成2个氢键)。因此,全由C和/或G组成的那些密码子     

EXO70在拟南芥和水稻基因组中的倍增

作为胞泌复合体的一个重要组件,EXO70在人类、小鼠及酵母中均由单基因编码.为研究EXO70在拟南芥和水稻基因组中倍增的异同,从拟南芥和水稻基因组中钓取所有的EXO70家族基因,分析后发现,拟南芥中包含23个EXO70基因,其中15个基因位于染色体的负链;选择性剪接的存在共产生27种成熟的m RNA.水稻中共发现47个EXO70基因座,它们分别分散于12条染色体的正负链,其中的29个基因位于正链;分别包含Os EXO70H3和Os EXO70H4在内的11号染色体和12染色体的5′端存在一段约2×106 bp区段的序列高度同源;Os EXO70基因倍增的复杂性高于拟南芥EXO70.EXO70基因在拟南芥和水稻中均存在密码子使用偏好性,At EXO70和Os EXO70的密码子偏好性存在较大的差异.Pfam03081是EXO70蛋白质共有的结构域,且在三维结构上极为保守,这可能决定不同的EXO70蛋白存在相同或相近的功能.结果表明,EXO70在拟南芥和水稻2个物种进化中均存在多次加倍,Os EXO70倍增的次数、方式和复杂性都高于At EXO70;高度保守的Pfam03081可能是决定EXO70蛋白功能的关键因素;像其他基因一样,EXO70同义密码子的偏性模式存在明显的物种特异性.     

灵长类泌乳刺激素基因的插曲式进化

采用PCR方法从4个灵长目物种中获得了泌乳刺激素(Prolactin, PRL)基因的第2~5外显子的序列, 结合GenBank中已有的序列, 计算了PRL基因在灵长目中的氨基酸替换速率. 对异义替换速率和同义替换速率进行比较的结果显示, 在灵长目进化的过程中未发现任何一个枝系有正选择作用的迹象. 此外, 用最大似然(Maximum-Likelihood, ML)法没有检验到任何一个受到正选择作用的位点; 在快速进化时期内发生的所有32个氨基酸替换中, 只有2个位点包含在功能重要的40个氨基酸之内, 提示所发生的氨基酸替换主要集中在功能上并不是很重要的位点上. 此外, 在PRL基因的快速进化过程中, PRL的部分功能被胎盘泌乳刺激素(placental lactogen, PL)所替代. 基于以上原因, 推测发生在灵长目PRL基因的快速进化很可能是选择压力的放松, 而不是正选择作用的结果.     

ras-onc蛋白P21片段(56—66)抗血清与某些人癌组织的反应

c-ras癌基因及其产物蛋白P21与恶性肿瘤的发生、发展起着重要的作用。c-ras-onc的激活一般有两种机制:(1)基因中第12位或第61位密码子发生点突变,使相应的编码蛋白P21中的氨基酸发生改变;(2)P21的过量表达。C-ras-onc家族的成员均编码分子量为21,000的蛋白质(P21),它们与细胞膜结合具有GTP结合及GTP酶的活性,它们还参与正常细胞的增殖,还可能与信号传递有关。例如在Harvey鼠肉瘤病毒转化的细胞中胰岛素     

人类基因组中减数分裂重组对二核苷偏好性的影响

二核苷相对丰度谱是反映基因组整体水平上的选择压力或突变偏好性的“基因组指纹”, 它在基因组进化研究、系统发生分析中发挥着独特而重要的作用. 因此, 揭示基因组指纹的形成和进化的压力是基因组进化研究的重要内容之一. 本文着重研究人类基因组中二核苷偏好性和减数分裂重组率的关系. 结果发现, 在整个基因组范围内编码序列的总体二核苷偏好性与重组率显著负相关, 而对非编码序列来说却显著正相关. 另外, 本研究给出了特定二核苷偏好性与重组率的关联模式, 并讨论了重组率与二核苷偏好性的相互作用机理. 结果表明, 重组对基因组指纹的形成与进化有着重要的作用.     

利用酵母双杂合系统研究Jak3与IL-2Rγ相互作用

白细胞介素－２（ＩＬ－２）受体γ亚基（ＩＬ－２Ｒγ）和非受体型酪氨酸激酶Ｊａｋ３在ＩＬ－２发挥生理作用过程中都发挥着重要的作用,并已知Ｊａｋ３可以与ＩＬ－２Ｒγ或直接或间接地结合,为了研究Ｊａｋ３与ＩＬ－２Ｒγ之间发生直接相互作用的具体区域,构建了这两个分子的各种缺失体,利用酵母双杂合系统研究了各缺失体之间的具体区域,构建了这两个分子的各个缺失体,利用酵母双杂合系统研究了各缺失体之间的相互作用,结     

H5N1亚型禽流感病毒血凝素裂解位点碱性氨基酸对应mRNA核苷酸的二级结构分析

以H5N1亚型禽流感病毒(avian influenza viruses, AIV)毒株血凝素(hemagglutinin, HA)蛋白裂解位点碱性氨基酸为研究对象, 研究其密码子的偏好性及对应mRNA序列折叠二级结构的特点. 将mRNA样本按照序列等步长递增的方法, 用RNAstructure 4.1程序预测这些样本的动态延伸折叠二级结构. 结果表明, 裂解位点的碱性氨基酸对富含腺嘌呤(A)的密码子有强烈偏好; 与碱性氨基酸对应的mRNA片段上的核苷酸主要位于折叠二级结构的单链环区, 极少数位于配对螺旋区. 此外, 本研究还从理论上提出了防治H5N1亚型AIV感染的对策, 考虑以位于环区的mRNA核苷酸, 运用RNAi的方法阻止H5N1亚型AIV的HA的表达.     

一种新型高分子量麦谷蛋白亚基的鉴定及其与同源蛋白间氨基酸序列的差异

粗山羊草（Aegilops tauschii）是普通小麦（Triticum aestivum）D染色体组的祖先供体种,粗山羊草的Glu-ID^t位点所编码的高分子量麦谷蛋白亚基的类型较普通小麦Glu-1D位点所编码的种类更丰富,从粗山羊草中筛选到一个电泳迁移率比普通小麦Dy12更快的亚基Dy13^t,对Dy^t亚基基因的全长编码区进行了DNA序列测定后发现该亚基的编码区含624个密码子;由其决定的氨基酸序列的长度,在已知D染色体组编码的所有y型高分子量麦谷蛋白亚基中是最小的,因此认为Dy13^t是高分子量麦谷蛋白亚基的新成员,比较了Dy13^t与小麦族植物A,B,D,R染色体组所编码的y型高分子量麦谷蛋白亚基在氨基酸序列上的差异。     

人白介素-6受体胞外区配基结合功能域活性部位的设定

以人生长激素受体（ｈｕｍａｎ ｇｒｏｗｔｈ ｈｏｒｍｏｎｅ ｒｅｃｅｐｔｏｒ, ｈＧＨＲ）胞外区配基结合功能域（Ｋ５２－Ｌ２５１）的晶体结构为模板,同源模建了可信度较高的人白介素－６受体（ｈｕｍａｎ ｉｎｔｅｒｌｅｕｋｉｎ－６ｒｅｃｅｐｔｏｒ,ｈＩＬ－６Ｒ）胞外区配基结合功能域（Ｖ１０６－Ｐ３２２）的三维空间结构．通过观察该功能域中影响受体与配基结合的一些重要氨基酸残基的空间定位和分析４个保守的半胱氨酸残基定点突变对该功能域三维空间结构产生的影响,发现在ＩＬ－６受体双桶结构中３０５位谷氨酸残基的羧基侧链的空间构象对整个ＩＬ－６Ｒ的配基结合活性的改变起着关键作用．进一步借助于ＩＬ－６Ｒ和配基（ＩＬ－６）分子对接,确认了活性部位中３０５位谷氨酸残基的羧基侧链的空间构象对受体和配基对接时的静电势互补至关重要．     

内吗啡肽及其类似物的构效关系

对内吗啡肽（endomorphins,EMs)和合理替换其2－／3－位氨基酸（amino acid,Aa) 而得到的8个类似物进行了受体结合作用,镇痛活性和舒血管效应研究,探讨了EMs的构效关系,结果表明：相对而言,2－Aa与EMS的选择性更相关,而3－Aa则与其亲和性更相关;EMs及其类似物的镇痛和舒血管效应不完全由它们的受体结合作用（in vitro)所决定,[D－Pro2]EM-2作用独特;EMs在中枢系统中的镇痛作用和在循环系统中的舒血管作用的失活机制是不同的,前者可能与降解有关,而后者可能与反馈抑制有关。     

人白介素-6受体胞外区配基结合功能域活性部位的设定

以人生长激素受体胞外区配基结合功能域（Ｋ５２－Ｌ２５）的晶体结构为模板,同源模建了可信度较高的人白介素－６受体胞外区配基结合功能域（Ｖ１０６－Ｐ３２２）的三维空间结构,通过 功能域中影响 体与配基结合的一些重要氨基酸残基的空间定位和分析４个保守的半胱氨酸残基定点突变对该功能域三维空间结构产生的影响,发现在ＩＬ－６受体双桶结构中３０５位谷氨酸残基的羧基侧链的空间构象对整个ＩＬ－６Ｒ的配基结合活性的改     

“20%的概率获得蛋糕”=“获得蛋糕的20%”?检验风险决策的期望法则假设

风险决策主流理论以期望法则的计算为核心假设,认为决策者需要进行"加权求和"的期望值计算过程.为检验这一基本假设,本研究采用相同的视觉材料设计了两类任务:将"%"看成"概率"的概率决策任务(风险决策)和将"%"看成"比例"的比例决策任务(计算决策).两任务均要求被试选择自己偏好的选项.考虑到被试在比例决策任务中须执行"加权求和"的期望值计算,方能使其收益最大化,我们推测,若被试在概率决策任务中也是根据"加权求和"规则做出决策,我们应当会发现影响"期望值计算"的诸因素(如计算难度、算术能力)同时影响两类任务.结果发现:计算难度和算术能力只影响比例决策任务绩效(其反应时更长,基于期望值选择的比例更高),但不影响概率决策任务绩效.相反,与"期望值计算"无关的"概率能力"和"感觉寻求人格"只影响概率决策任务绩效,但不影响比例决策任务绩效.该结果表明,概率能力和人格对风险决策的行为绩效起调节作用,人们在风险决策中可能并未按照期望法则的精确计算方式做出决策.期望法则家族理论将"加权求和"结果作为人类风险偏好的单一指数,或许是一种人为创造的错误指数.     

标记与QTL不完全连锁下标记辅助选择的相对效率

模拟研究了闭锁核心群继代选育中标记辅助选择方法的两个实施方案－－标记辅助BLUP（MBLUP）和两阶段选择方案,相对于以常规BLUP方法的选择效率,前者同时利用标记信息和表型信息来选择种畜,后者则在两个选择阶段分别利用标记信息和表型信息进行选择。模拟中考虑了不同的遗传力和QTL效应水平。QTL通过侧翼标记识别,且与标记为不完全连锁。研究结果表明,标记辅助选择的两个方案加快了QTL的遗传进展,但降低了多基因效应的进展。当遗传力较低或者QTL效应较大时,MBLUP的遗传进展优于常规BLUP,其优越性可达5％。两阶段选择由于提高了QTL有利基因的频率而大大加快了QTL进展,但总的遗传进展却并无 优势。标记辅助选择的相对选择反应与选择世代数密切相关。标记辅助选择的优势或劣势在选择早期较明显,而在随后选择世代中则变小或消失。