流感病毒基因的密码子偏好性及聚类分析

流行性感冒病毒是一种造成人类及动物患流行性感冒的RNA病毒,它造成急性上呼吸道感染,并由空气迅速传播,在世界各地常有周期性的大流行。根据该病毒的基因组CDS序列,探讨了基因组序列密码子的使用模式和特性,并进行了病毒间的聚类分析。结果表明:流感病毒的G+C含量均低于A+U含量,偏向使用以A、U结尾的密码子的程度比使用以G、C结尾的较高,CUG、UCA、AGU、AGC、AGA、AGG、GUG、CCA、ACA、GGA、GCA、AUU、UGA、CAU、CAA、AAU、AAA、GAA等18个密码子为流感病毒共有的偏好性密码子,且以A结尾的居多,尤其偏爱AGA、GGA。聚类结果表明首先亚洲流感病毒H2N2和香港流感病毒H2N2聚为一类,亚洲流感病毒H1N1和俄罗斯流感病毒H1N1聚为一类,1997年和2003年~2004年发生的人禽流感聚为一类,说明它们的密码子使用的偏好性相似;而2009年爆发的甲型H1N1流感和任何一个流感的距离都比较远,说明甲型H1N1流感病毒是一种新型的病毒,不同于以往任何一种流感病毒。     

禽流感病毒基因的密码子偏好性及聚类分析

目的:研究禽流感病毒基因的密码子偏好性及进化关系,为禽流感的防控和疫苗开发提供理论基础。方法:运用多种生物信息学分析软件,对17种流感亚型病毒基因进行密码子偏好性及聚类分析。结果:H7N9亚型禽流感病毒基因偏好使用UUC、CUU、CUC、AUA、UCU、ACU、CAA和UGC等8个密码子。聚类分析表明,H7N9病毒与H7N3、H5N1、H9N2、H11N9病毒的亲缘关系最近;不同年份的H7N9亚型禽流感病毒中,H7N9(2013)病毒与H7N9(2009)病毒的亲缘关系最近,而与其他年份发生的H7N9病毒的亲缘关系均较远。结论:H7N9亚型禽流感病毒在碱基组成上偏爱使用以A或U结尾的密码子,具有独特的密码子使用特性;H7N9(2013)病毒并不是起源于以往发生过的H7N9病毒的突变,而是随病毒进化出现的新重配病毒。     

鸟王茶基因密码子偏好性分析

生物体中普遍存在密码子使用偏好性,这对基因的异源表达效率具有较大影响.本研究使用CodonW软件对鸟王茶(Camellia sinensis var.niaowangensis)转录本中1 856个编码氨基酸的基因密码子进行分析,计算其密码子相对使用度,确定了27个最优密码子,并发现最优密码子大多以A或U结尾.通过EN...     

香樟转录组基因密码子偏好性分析

为了解香樟基因密码子偏好性,该文以NCBI网站中香樟转录组数据为材料,利用生物信息学手段评价转录组数据质量,选取高质量数据的转录组,去除低质量序列,组装转录组,预测基因结构,再利用自编perl脚本提取以AUG开头的基因序列37 Mb序列34 931个基因,进一步利用CodonW分析基因密码子偏好性。结果表明:GC含量的变化范围为0.273～0.742,均值为0.452; ENC的范围为26.29～61.00,均值为52.76; CAI的范围为0.064～0.401,均值为0.199; RSCU值大于1的密码子数目为27个,其中以U或A结尾的有22个; 中性分析表明,小部分基因在对角线上,大多数基因偏离对角线; ENC-plot分析表明小部分基因在标准曲线上,大多数基因偏离标准曲线。上述研究结果表明,香樟基因的密码子偏好性比较弱,密码子常以A/U结尾; 突变和选择两者都在密码子偏好中起作用,而选择作用更大; 最终确定了GUU、CAG、GAA、UCU、GCU、GGU为最优密码子,通过对目标基因密码子的校正,提高表达效率,从而为利用基因工程技术改良香樟重要性状奠定了基础。     

大肠杆菌gdhA基因的密码子偏好性分析及优化

本研究对10种生物的谷氨酸脱氢酶gdh A基因分别进行了针对单独生物的密码子使用偏好性的分析并进行了比较。分析结果表明:在10种生物中,gdh A基因在编码时对密码子的使用存在较大不同,水稻、痢疾杆菌、柠檬酸杆菌、大肠杆菌的有效密码子数(effective number of codons,ENc)值均在40左右,说明水稻、痢疾杆菌、柠檬酸杆菌、大肠杆菌的密码子使用偏好性较强;其余6种生物的ENc值均在50左右,差异并不大,说明其余6种生物的密码子偏好性要相对弱些。水稻、痢疾杆菌、柠檬酸杆菌、沙门氏菌、地衣芽孢杆菌和大肠杆菌这6种生物的gdh A基因在编码时偏好使用G或C结尾的密码子;玉米、大豆、蓖麻及拟南芥这4种生物的gdh A基因在编码时偏好使用A或T结尾的密码子。在10种生物中,密码子CUA、UAG的RSCU(relative synonymous codon usage)值均小于1,属于使用频率较低的密码子;其余各种密码子在不同生物中均表现出不同的偏好性。在聚类分析中,10种生物基于gdh A基因密码子用法与基于CDS序列的聚类结果大体一致。根据密码子分析的结果,对gdh A基因进行密码子优化,以期提高在大豆中的表达水平。     

金针菇高表达基因的密码子偏好性及特征分析

为探究金针菇的密码子偏好性,挖掘高表达基因的特征信息,以金针菇基因组及转录组数据为材料,分析金针菇的密码子偏好性及其影响因素,并对发育阶段高表达基因进行功能注释和顺式元件分析。分析表明,金针菇高表达基因表现出较强的密码子偏好性,且其偏好密码子多以胞嘧啶(C)结尾,此外在高表达基因中存在6种氨基酸的最优密码子较为保守。在进化过程中,金针菇高表达基因密码子偏好性受到自然选择压力的影响较大。功能注释分类表明,高表达基因多为核糖体通路相关的基因,与蛋白质翻译和生物合成相关。顺式元件分析表明,高表达基因启动子区域大多存在MeJA响应元件、ABA响应元件、光响应元件及MYB转录因子结合元件。研究结果可为提高金针菇异源表达效率和挖掘强启动子提供理论基础和思路。     

Kunitz蛋白酶抑制剂基因的密码子偏好性分析

目的:分析豆科植物的Kunitz蛋白酶抑制剂(KTI)基因密码子偏好性,确定最适模式植物与外源表达系统。方法:运用Codon W等程序分析密码子偏好性,并用决明KTI基因验证分析结果的可信度。通过聚类分析,确定研究KTI基因功能的最适模式植物,比较决明KTI基因与酵母和大肠杆菌的基因组密码子偏好性,选择最优外源表达系统。结果:KTI基因对以A或U结尾的密码子偏好性强。豆科与茄科植物聚为一簇,表明烟草是研究KTI基因功能的最适模式植物。决明KTI基因和大肠杆菌、酵母基因组对比,有较大密码子使用频率差异的各有28、24个,表明酵母是最优外源表达系统。结论:确定研究KTI基因功能的最佳模式植物是烟草,酵母是最优外源表达系统,对基因改良与育种具有指导意义。     

甜瓜蔗糖转化酶基因的密码子偏好性分析

以甜瓜蔗糖转化酶基因序列为材料,研究甜瓜蔗糖转化酶基因密码子偏好性,为改良甜瓜风味与品质提供理论依据。运用在线分析软件Codon W对甜瓜蔗糖转化酶的编码序列(Coding sequence,CDS)进行密码子分析,利用Mobyle在线工具分析同义密码子相对使用度(RSCU)、有效密码子数(ENC)、GC及GC1s、GC2s、GC3s含量。甜瓜蔗糖转化酶基因偏好于以A或T结尾的密码子。密码子ATT、GTT和AGA的RSCU值都大于1,属于共同偏好使用的密码子,而密码子GCG、CGG的RSCU值小于1,属于使用频率较低的密码子。发现密码子偏好性与亲缘关系的远近有一定的关系。要实现目的基因在外源表达系统中的成功表达和提高其表达量,可通过增加目的基因剂量,目的基因密码子优化,改善培养条件等方法实现,其中目的基因密码子优化起到了关键作用。     

草菇密码子偏好性分析

以草菇全基因组编码序列为研究对象,利用软件CodonW1.4.2分析草菇基因组密码子使用模式,确定了草菇的24个最优密码子。利用Create a condon usage table(CUSP)程序分析计算草菇密码子使用频率,并将它与人、酵母、拟南芥、小鼠、斑马鱼、果蝇6个代表性物种及灰盖鬼伞、双孢蘑菇、香菇、平菇4个食用菌进行比较。结果显示草菇密码子偏好性与人、酵母、拟南芥、小鼠、斑马鱼、果蝇和平菇都有较大的差异,与灰盖鬼伞、双孢蘑菇、香菇的密码子偏好性差异较小。利用软件SPSS16.0聚类分析表明密码子偏好性差异大小在一定程度上反映物种间的进化关系,可作为研究物种进化关系的参考。首次以食用菌全基因组为分析对象,解析草菇的密码子偏好性,并将其与其他生物进行比较,这些将为不同来源的外源基因在草菇中的异源表达提供重要参考。     

黑莓RuTT12-1基因密码子偏好性分析

MATE家族(multidrug and toxin efflux)成员TT12(TRANSPARENT TESTA 12)广泛存在于植物当中,是植物花青素苷和原花青素由细胞质转运至中央液泡过程中一个重要的转运蛋白。文章利用CUSP和Codon W在线程序对黑莓(Rubus spp.)TT12基因(Ru TT12-1)序列进行分析,并与模式植物基因组和其他植物TT12基因进行比较,对了解Ru TT12-1基因的密码子使用特性,并根据其特性选择合适的表达系统具有重要的意义。结果表明:Ru TT12-1基因表达量不高,偏好使用以A/T结尾的密码子,且7种最优密码子也均以A/T结尾。在密码子的使用频率上,Ru TT12-1基因与拟南芥(Arabidopsis thaliana)、烟草(Nicotiana tobacum)的差异小于和玉米(Zea mays)、小麦(Triticum aestivum)的差异,因此拟南芥和烟草更适合作为该基因的异源表达宿主。通过与35种植物TT12基因密码子偏好系数对比分析,大部分TT12基因偏爱使用以A/T结尾的密码子,这可能与其的功能有关。     

红松查尔酮合成酶基因CHS密码子偏好性分析

查尔酮合成酶(Chalcone synthase,CHS)广泛存在于植物体内,是花色素形成过程中一种重要的酶,可以进一步催化生成黄酮类化合物。本研究采用Codon W和EMBOSS在线软件对红松查尔酮合成酶基因CHS的密码子使用偏好性进行分析,并与北美乔松等其他24种植物的CHS基因以及模式植物基因组进行比较,对认识红松CHS基因的密码子使用偏好性,为选择适宜的表达系统奠定了一定的基础。研究结果表明:红松CHS基因编码区的有效密码子数(ENC)和GC含量分别为48.92和0.548,C+G含量高于A+T含量,密码子偏好以A/T结尾;多数植物CHS基因的G+C含量高于A+T含量,且密码子更偏好C/G结尾;聚类分析表明,红松与马尾松和赤松的密码子使用偏好性的相似性较高;密码子使用频率研究发现,红松CHS遗传转化与异源表达较优的受体可能是大肠杆菌和拟南芥。     

滇楸叶绿体基因组密码子偏好性分析

为分析滇楸(Catalpa fargesii)叶绿体基因组密码子的使用模式,本研究以滇楸叶绿体基因组密码子为研究对象,筛选出了38条蛋白编码序列,并利用CodonW和CUSP在线软件对其进行了中性绘图分析、ENC-plot和PR2-plot分析。结果表明：滇楸叶绿体基因组密码子平均GC含量为39.03%,不同位置上的GC含量依次是GC₁(47.51%)>GC₂ (40.80%)>GC₃(28.78%),说明叶绿体基因组密码子末位碱基偏好以A和U结尾;其有效密码子数(effective number of codons, ENC)的范围为34.93～55.78,平均值为46.61,有25个ENC值大于45,表明其密码子的偏好性较弱;同义密码子相对使用度(relative synonymous codon usage, RSCU)分析表明,RSCU>1的密码子中有30个以A或U作为结尾,说明其密码子偏好以A和U结尾;中性绘图分析显示,GC₁₂和GC₃的相关性不显著...     

紫花苜蓿叶绿体基因组密码子偏好性分析

为分析紫花苜蓿叶绿体基因组密码子偏好性的使用模式,该文以紫花苜蓿叶绿体基因组中筛选到的49条蛋白质编码序列为研究对象,利用CodonW、CUSP、CHIPS、SPSS等软件对其密码子的使用模式和偏好性进行研究。结果表明:(1)紫花苜蓿叶绿体基因的第3位密码子的平均GC含量为26.44%,有效密码子数(ENC)在40.6～51.41之间,多数密码子的偏好性较弱。(2)相对同义密码子使用度(RSCU)分析发现,RSCU>1 的密码子数目有30个,以A、U结尾的有29个,说明了紫花苜蓿叶绿体基因组A或U出现的频率较高。(3)中性分析发现,GC3与 GC12的相关性不显著,表明密码子偏性主要受自然选择的影响; ENC-plot 分析发现一部分基因落在曲线的下方及周围,表明突变也影响了部分密码子偏性的形成。此外,有17个密码子被鉴定为紫花苜蓿叶绿体基因组的最优密码子。紫花苜蓿叶绿体基因组的密码子偏好性可能受自然选择和突变的共同作用。该研究将为紫花苜蓿叶绿体基因工程的开展和目标性状的遗传改良奠定基础。     

樟树叶绿体基因组密码子偏好性分析

为分析樟树(Cinnamomum camphora)叶绿体基因组密码子偏好性使用模式,该研究利用CodonW、EMBOSS、R语言等软件和程序,对53条樟树叶绿体基因组密码子使用模式及偏好性进行了系统分析。结果表明:樟树叶绿体基因的有效密码子数(ENC)在36.82～59.30之间,表明密码子的偏好性较弱。相对同义密码子使用度(RSCU)分析发现RSCU>1的密码子有32个,其中28个以A、U结尾,表明第3位密码子偏好使用A和U碱基。中性绘图分析发现GC₃与GC₁₂的相关性不显著,回归曲线斜率为0.049,说明密码子偏好性主要受到自然选择的影响。ENC-plot分析发现大部分基因落在曲线的下方,同样表明选择是影响密码子偏好性的主要因素。该研究发现共有9个密码子(UUU、CUU、UCA、ACA、UAU、AAU、GAU、UGA、GGA)被鉴定为樟树叶绿体基因组的最优密码子。     

思茅松叶绿体基因组密码子偏好性分析

密码子偏好性(codon usage bias)是指同义密码子的使用频率不同的现象,该现象广泛存在于植物中.本研究利用Codon W 1.4.2和CUSP软件分析思茅松(Pinus kesiya var.langbianensis)叶绿体基因组的45条CDS,结果显示思茅松叶绿体基因组密码子第三位碱基的GC含量为29.63％,偏好以AT碱基结尾;ENC值在37.66～60.30之间,且ENC值＞45的CDS有37个,占总参试基因的82.22％;GC1、GC2、GC3与GCall均为极显著相关,GC3与ENC呈显著相关.中性绘图分析显示GC12和GC3的相关系数为-0.1114,回归系数为-0.1111;ENC-plot软件分析显示大部分基因与标准曲线的距离较远;PR2-plot软件分析显示思茅松叶绿体基因组在密码子的碱基使用频率方面,T＞A,G＞C.这些说明思茅松叶绿体基因密码子偏好性的主要影响因素为选择,突变的作用较小.本研究为思茅松种源选择、系统发育等研究提供科学依据.     

紫九牛叶绿体基因组密码子偏好性分析

为确定瑶药紫九牛叶绿体基因组密码子的使用模式及其成因,该研究以紫九牛叶绿体基因组50条蛋白质编码序列为研究对象,利用Codon W 1.4.2和在线软件CUSP和Chips分析其密码子偏好性。结果表明：(1)RSCU>1的密码子有29个,其中有28个以A/U结尾,说明叶绿体基因组的同义密码子中偏好以A/U结尾。(2)紫九牛叶绿体基因组密码子的GC含量GC₁(47.38%)>GC₂(39.81%)>GC₃(29.60%),ENC值大于45的有40个,说明紫九牛叶绿体基因组存在较弱的偏性。(3)中性绘图分析和ENC-plot分析说明了紫九牛叶绿体基因组密码子的偏好性既受到选择的作用,又受到突变因素的影响。(4)通过构建的高低基因表达库最终确定了15个最优密码子,分别为UUG、AUU、GUU、GUA、UCU、 CCU、ACU、ACA、GCU、CAA、AAC、GAA、UGU、CGU和GGU。该研究为紫九牛叶绿体基因组的确定以及遗传多样性分析提供了依据。     

SARS-CoV-2刺突蛋白基因密码子偏好性与进化分析

新型冠状病毒(SARS-CoV-2)属于冠状病毒家族新成员,其刺突蛋白(spike protein,S-蛋白)是侵染人体并决定其入侵宿主的亲和能力及组织特异性的包膜蛋白,研究S-蛋白基因的密码子偏好性不仅有利于重组表达,也利于分析其进化规律.利用Codon W和SPSS等在线服务器及软件,首先分析SARS-CoV-2等...     

普通野生稻线粒体蛋白质编码基因密码子使用偏好性的分析

以普通野生稻（Oryza rufipogon Griff.）线粒体基因组为对象,分析其蛋白质编码基因的密码子使用特征及与亚洲栽培稻（O.sativa L.）的差异,探讨其密码子偏性形成的影响因素和进化过程。结果显示：普通野生稻线粒体基因组编码序列第1、第2和第3位碱基的GC含量依次为49.18%、42.67%和40.86%;有效密码子数（Nc）分布于45.32~61.00之间,其密码子偏性较弱;Nc值仅与GC₃呈显著相关,密码子第3位的碱基组成对密码子偏性影响较大;第1向量轴上显示9.91%的差异,其与GC_3s、Nc、密码子偏好指数（CBI）和最优密码子使用频率（Fop）的相关性均达到显著水平;而GC₃和GC₁₂的相关性未达到显著水平。因此,普通野生稻线粒体基因组密码子的使用偏性主要受自然选择压力影响而形成。本研究确定了21个普通野生稻线粒体基因组的最优密码子,大多以A或T结尾,与叶绿体密码子具有趋同进化,但是与核基因组具有不同的偏好性。同义密码子相对使用度（RSCU）、PR2偏倚分析和中性绘图分析显示,普通野生稻线粒体基因功能和其密码子使用密切相关,且线粒体密码子使用在普通野生稻、粳稻（O.sativa L.subsp.japonica Kato）和籼稻（O.sativa L.subsp.indica Kato）内具有同质性。     

普通野生稻线粒体蛋白质编码基因密码子使用偏好性的分析

以普通野生稻(Oryza rufipogon Griff.)线粒体基因组为对象,分析其蛋白质编码基因的密码子使用特征及与亚洲栽培稻(O. sativa L.)的差异,探讨其密码子偏性形成的影响因素和进化过程。结果显示:普通野生稻线粒体基因组编码序列第1、第2和第3位碱基的GC含量依次为49.18%、42.67%和40.86%;有效密码子数(Nc)分布于45.32～61.00之间,其密码子偏性较弱; Nc值仅与GC_3呈显著相关,密码子第3位的碱基组成对密码子偏性影响较大;第1向量轴上显示9.91%的差异,其与GC_3s、Nc、密码子偏好指数(CBI)和最优密码子使用频率(Fop)的相关性均达到显著水平;而GC_3和GC₁₂的相关性未达到显著水平。因此,普通野生稻线粒体基因组密码子的使用偏性主要受自然选择压力影响而形成。本研究确定了21个普通野生稻线粒体基因组的最优密码子,大多以A或T结尾,与叶绿体密码子具有趋同进化,但是与核基因组具有不同的偏好性。同义密码子相对使用度(RSCU)、PR2偏倚分析和中性绘图分析显示,普通野生稻线粒体基因功能和其密码子使用密切相关,且线粒体密码子使用在普通野生稻、粳稻(O. sativa L. subsp. japonica Kato)和籼稻(O. sativa L. subsp.indica Kato)内具有同质性。     

敏捷气热菌起始密码子侧翼序列与密码子偏好及基因长度相关性研究

好氧超嗜热古菌敏捷气热菌 (Aeropyrumpernix)mRNA中起始密码子AUG侧翼序列的保守性以及它与密码子使用偏好及基因长度之间具有相关性。AUG侧翼序列的保守性由M1(1)值表示 ,AUG侧翼序列对翻译起始的有效性由AUGCAI值表示。研究表明 :高表达和低表达基因的 - 2 0位到 13位中某些位点的保守性存在差异 ,其中高表达基因的 - 4位和 - 3位可能与其高表达的特性有关 ;在A .pernix中一个普遍的趋势是 :较短的基因有较高的表达效率 ,较长的基因的表达效率较低。与仅使用密码子偏好相比 ,将AUGCAI值引入到研究古菌在翻译水平上的自然选择更准确、更具有广泛适应性