蛋白氨基酸及其与mRNA遗传密码标准对应关系的系统学研究

摘要

蛋白氨基酸（Proteinogenic amino acid，PAA）及其与mRNA遗传密码之间的对应关系一直以来都是学术界的研究热点。本文从系统学的角度、采用系统化的方法，明确定义了4个基础遗传学系统，并将这些系统抽象为相应的数学集合，在此基础上展开研究，力图揭示通用蛋白氨基酸（Universal PAA，u—PAA）及前述对应关系（标准形式）的系统学规律。本文分为四章，有二个研究重点，其中在第二章研究PAA与mRNA遗传密码之间的标准对应关系；在第三章研究u—PAA的部分通性。第一章论述了系统化等基础性工作的结果及意义。第二章提出“集合性规律（Set Rule）”的概念，并详细阐述了在系统化等工作基础上总结出的4条PAA集合的集合性规律，揭示了部分PAA与mRNA遗传密码之间标准对应关系的系统学规律。运用第一条集合性规律，能够准确、快捷地知道对应1种至6种密码子的u—PAA各有多少种；第二、第三条集合性规律是在以氨基酸对应密码子数为判据下，u—PAA在PAA集合内的分布规律：第四条集合性规律从集合的角度，描述了u—PAA在蛋白质中的平均出现频率（AOFP）与氨基酸对应密码子数之间的高度相关性（关联方程可表示为ω（Pn）=3 Ln （n）＋2），反映出AOFP对PAA与mRNA遗传密码之间标准对应关系的深刻影响。第三章提出“狭义2-6高离散现象（2-6 high discrete phenomenon in natrow sense）”及“广义2-6高离散现象（2—6 high discrete phenomenon in broad sense）”的概念。本章在系统化等工作的基础上，统计了7项u—PAA的通性，其中：1）有4项存在狭义2-6高离散现象，包括：AOFP，等电点（pI），零深度相对倾向性因子（ZdRTF），疏水性指教（HI）；2）有3项存在广义2-6高离散现象，包括：分子量（MW），零深度绝对倾向性因子（ZdATF），最深点深度倾向性因子（DTFDP）.如果能够深入地认识并解释2-6高离散现象，尤其是深入了解2-6高离散现象在u—PAA通性中的普适程度，对人们完善氨基酸与密码子的进化理论、进一步了解不同氨基酸在蛋白质中的作用之差异性均有积极意义。 第四章系统地总结了本文的研究成果。