密码子偏好性

摘要： 睡莲属植物是具有重要的经济、药用和观赏价值的原始被子植物。分析其叶绿体基因组编码区密码子的使用特征,以22种睡莲的叶绿体基因组为研究对象,对睡莲叶绿体基因组密码子的偏好性及睡莲属植物间的进化关系进行了系统分析。结果表明,22种睡莲植物叶绿体基因组密码子适应指数(codon adaptation index,CAI)为0.168~0.170,有效密码子数(effective number of codon,ENC)为51.301~51.577,表明睡莲属叶绿体基因组密码子偏好性较弱;密码子不同位置的GC含量分别为46.26%(第1位,GC1)、38.67%(第2位,GC2)和32.54%(第3位,GC3),表明睡莲属植物叶绿体密码子偏好使用A/U结尾。ENC-plot、PR2-plot和中性绘图分析表明,选择压力是影响睡莲属叶绿体编码区密码子偏好性的重要因素。相关性分析表明,ENC与GC2、GC3呈显著相关(P<0.05),密码子第2、3位碱基组成对密码子使用模式存在较大影响。最优密码子分析表明,22种睡莲最优密码子存在数量差异(5~11个),共有的2个最优密码子为CCA、AAU。系统发育分析显示,基于同义密码子相对使用度(relative synonymous codon usage,RSCU)和基于叶绿体基因序列(matK、trnL⁃trnF和编码序列)的分类结果相似,说明睡莲属近缘种之间密码子使用特征相似,基于RSCU将睡莲属划分为3个亚属,为睡莲属植物系统进化、物种分类及叶绿体基因工程的相关研究提供了理论依据。

摘要： 为确定澳洲坚果光壳种(Macadamia integrifolia Maiden&Betche)叶绿体基因组密码子偏好性形成的主要影响因素,本研究通过其叶绿体基因组的51条蛋白编码序列,系统分析其密码子的使用模式及其特征。密码子偏好性参数分析结果显示,叶绿体基因密码子3位碱基的GC含量次序为GC1>GC2>GC3;有效密码子数ENC均值为48.80(>阈值45),其密码子偏性较弱;GC3与ENC呈显著相关,影响其偏好性。中性绘图分析结果表明,GC12与GC3的相关系数和回归曲线斜率分别为0.186和0.265,两者相关性不显著。ENC-plot分析发现大部分基因接近于标准曲线,其ENC比值位于-0.05~0.05,与期望值差异较小。PR2-plot偏倚分析表明密码子第3位碱基的使用频率不均等,嘧啶T/C高于嘌呤A/G。RSCU分析发现29个高频密码子、19个高表达密码子及16个最优密码子中绝大多数偏好使用以A或U结尾。系统进化分析结果显示,澳洲坚果光壳种和三叶澳洲坚果(M.ternifolia F.Mueller)的亲缘关系最近。研究结果说明,作为主要因素的自然选择和碱基突变相对均衡地共同影响澳洲坚果光壳种叶绿体基因组较弱的密码子使用偏好性,且影响其偏好性的密码子第3位碱基偏好使用A或U。

摘要： 以荨麻(Urtica fissa L.)叶绿体基因组为研究对象,筛选出56条CDS序列,通过中性绘图分析、ENC绘图分析和PR 2绘图分析,探究其密码子的使用模式。结果表明,荨麻叶绿体基因组中密码子第3位偏好以A/T碱基结尾,密码子使用模式主要受自然选择的影响,最优密码子分析中确定GCT、CGT等15个最优密码子,且大多数以A和T结尾。本研究结果为提高外源基因在荨麻叶绿体中的表达效率提供了一定的参考。

摘要： 在不同物种中,密码子偏好性存在一定程度的差异。为了研究纤维素酶主要工业生产菌株——里氏木霉(Trichoderma reesei)基因组密码子的偏好性,对里氏木霉9352个基因的编码区进行密码子分析。结果显示,里氏木霉97%的基因GC含量为50%~68%,GC3的平均含量为70.4%。中性分析与ENC-plot分析表明,里氏木霉密码子的使用主要受选择压力的影响。相关性分析结果显示,基因组GC含量与GC1、GC2和GC3显著相关(P<0.05),有效密码子数与GC3显著相关(P<0.05)。此外,在里氏木霉使用频率较高的24个密码子中,有22个均是以GC结尾的。进一步确定了21个高表达优越密码子和4个高表达最优密码子(CUC、GCC、CGC和GGC)。里氏木霉与长梗木霉、粗糙脉孢霉在密码子使用频率上差异较小,与酿酒酵母的差异相对较大。本研究为里氏木霉中的密码子优化提供了理论依据,对开发高效的里氏木霉基因表达宿主以及开发里氏木霉作为合成生物学基盘细胞具有重要的意义。

摘要： 为了解暴马丁香的叶绿体基因组的特征,本研究分析该叶绿体基因组结构和基因构成特征,并进行系统演化基因组分析。结果表明:(1)暴马丁香叶绿体基因组的功能基因有132个,其中包括8个rRNA基因,36个tRNA基因和88个蛋白编码基因。(2)在暴马丁香叶绿体基因组的密码子组成中,RSCU值>1的密码子有30个,其中以A/U碱基结尾的有27个;RSCU值<1的密码子有32个,其中以G/C碱基结尾的的密码子偏多,为29个。(3)在暴马丁香的叶绿体基因组中,检测出106个散在重复序列,包括61个正向重复序列和45个回文重复序列;检测到218个SSR位点,为其中211个位点成功设计出PCR引物。(4)通过邻接法(NJ)对暴马丁香及暴马丁香之外的42种木犀科植物的叶绿体基因组构建系统发育树,结果显示:暴马丁香与丁香属植物北京丁香的亲缘关系最近。本研究为系统演化和种质资源的鉴定等研究奠定理论基础,同时为暴马丁香的保护遗传学和资源开发利用等研究提供科学依据。

摘要： 利用Illumina高通量测序平台对苦马豆(Sphaerophysa salsula)进行测序和组装,获得完整的苦马豆叶绿体基因组序列。组装结果表明,苦马豆叶绿体基因组全长123327 bp,存在IR区丢失,不具有四分体结构;注释结果显示,苦马豆叶绿体基因组共编码108个基因,其中包含74个蛋白编码基因、4个rRNA基因和30个tRNA基因;叶绿体基因组序列上共检测到99个SSR位点,包含75个单核苷酸、17个二核苷酸和7个三核苷酸重复单元;系统发育分析显示,苦马豆和骆驼刺为姊妹群,亲缘关系最近。这为今后苦马豆遗传多样性、群体遗传结构和物种形成机制研究奠定了基础。

摘要： 为确定苦马豆叶绿体基因组密码子的使用模式,利用Codon W 1.4.2、CUSP、Chips等软件,对苦马豆叶绿体基因组中可编码蛋白质基因的密码子偏好性进行分析。结果表明,密码子第3位GC含量最低,为27.14%,29个RSCU>1的密码子中28个以A、U结尾,苦马豆叶绿体基因组密码子偏好以A、U结尾。有效密码子数ENC平均值为47.110,密码子偏好性较弱。GC_(1)、GC_(2)与GC_(3)无相关性,ENC与GC_(3)相关性显著,GC_(3)对密码子的偏好性存在影响。中性绘图分析和PR2-plot图分析表明,密码子偏好性主要受到选择因素的影响,而ENC-plot绘图分析发现,密码子偏好性还受到突变因素的影响。最终通过构建高低基因表达库,得到GAA、CGA、UUG、GUU、AUU、UCA、CAU、CAA、CCA、ACU、GCU、UUA、UAU、AAA、GAU、GGU 16个最优密码子。研究结果对苦马豆资源的开发和利用具有重要意义。

摘要： 以7种睡莲属植物叶绿体基因组为研究对象,分析其叶绿体基因组的密码子使用偏好性,探讨影响其密码子偏好性形成的主要因素。结果表明,7种睡莲叶绿体密码子使用偏好性相似,基因组序列富含A/T碱基,密码子第3位碱基以A/T结尾为主;有效密码子数(ENc)分别为40.14~61.00、40.14~61.00、40.55~57.61、39.77~57.61、39.55~57.30、39.56~61.00和40.10~61.00,均明显大于35,表明其密码子使用偏好性较弱。ENc-plot、PR2-plot和中性绘图分析表明,它们的叶绿体密码子偏好性形成受自然选择、碱基突变等多种因素共同影响,其中自然选择起主导作用。通过同义密码子RSCU值分析,发现以A/T结尾的高频密码子27个,以G/C结尾的低频密码子26个,进一步依据密码子RSCU和△RSCU值,最终确定出4个最优密码子。此外,基于7种睡莲叶绿体基因组密码子使用偏好特征RSCU值、CDS序列及其全基因组序列分别构建系统进化树,分析发现3种方法构建的物种间进化关系相似,均划分为2大分支,其中Nymphaea alba var.rubra、Nymphaea alba、Nymphaea ampla、Nymphaea capensis、Nymphaea jamesoniana和Nymphaea lotus划归第1分支,Nymphaea mexicana单独形成第2分支。研究结果进一步支持了物种内遗传关系与密码子使用偏好性之间存在一定关系。

摘要： 【目的】探究瓜螺(Melo melo)线粒体全基因组密码子使用偏好性,明确影响密码子偏好性的因素,为提高基因表达效率及了解瓜螺线粒体基因组的特性和进化方向提供科学依据。【方法】以瓜螺线粒体全基因组序列为研究对象,从中筛选出11条长度大于300 bp且以ATG为起始密码子的非重复基因序列,利用CodonW 1.4.2、Excel 2017及SPSS 22.0等软件进行瓜螺线粒体全基因组密码子偏好性分析。【结果】不同基因序列密码子位置所对应的G+C含量不同,其中,GC_(1)(密码子第1位所代表的G+C含量)、GC_(2)(密码子第2位所代表的G+C含量)、GC_(3)(密码子第3位所代表的G+C含量)的变化范围分别为35.20%~51.90%、16.40%~40.60%和13.10%~34.90%,对应平均值为41.15%、32.29%和23.71%,GC_(1)和GC_(2)明显高于GC_(3);密码子适应指数(CAI)在0.110~0.180,平均为0.137;密码子偏好性指数(CBI)在-0.272~-0.090,平均为-0.175;最优密码子使用频率(FOP)在0.216~0.339,平均为0.277;有效密码子数(ENC)在36.84~53.75,平均为45.59;总平均亲水性(GRAVY)在0.480~1.394,平均为0.968。有30个同义密码子的相对使用度(RSCU)大于1.00,且主要以A/U结尾。中性绘图分析发现,GC_(1)和GC_(2)平均值(GC_(1)2)与GC_(3)的相关系数为-0.438,相关性不显著(P>0.05,下同);ENC-plot绘图分析结果显示,各散点(基因)均位于标准曲线附近,其中,NAD4、COX2和NAD3基因位于标准曲线上方,COX1、ATP6、NAD1、NAD6、COB、NAD5、COX3及NAD2等8个基因位于标准曲线下方;在对应性分析中,第一、第二、第三、第四向量轴的贡献率分别23.12%、15.19%、13.17%和9.63%,前4轴累计差异为61.12%。综合高频密码子与高表达密码子,最终筛选出4个最优密码子(UUU、GUU、ACU和CAU),且均以U结尾。【结论】瓜螺线粒体全基因组密码子偏好以A/U结尾的形式,筛选出的4个最优密码子(UUU、GUU、ACU和CAU)均以U结尾。除了自然选择在瓜螺线粒体全基因组密码子偏好性形成中占主导地位外,突变压力和碱基组成也影响其密码子偏好。因此,可通过瓜螺目的基因密码子优化,有效提高外源基因表达且优化性状决定基因,从而加速瓜螺优良亲本培育的进程。

摘要： 【目的】为了解云南油杉叶绿体基因密码子的偏好性使用模式。以云南油杉叶绿体基因组密码子为研究对象,筛选出41条蛋白编码序列,进行密码子偏好性分析,进一步揭示密码子组成特点及影响密码子偏好的因素,确定其最优密码子,为云南油杉开展叶绿体基因工程提供理论依据。【方法】利用Codon W 1.4.2和CUSP在线软件对云南油杉叶绿体基因密码子进行了中性绘图分析、ENC-plot、PR2-plot分析和对应性分析,分析密码子偏好性的影响因素,并从中得到最优密码子。【结果】云南油杉叶绿体基因组密码子不同位置上的GC含量依次是GC_(1)(49.65%)>GC_(2)(40.66%)>GC_(3)(29.79%),表明其叶绿体基因组密码子末位碱基偏好以A和U结尾;叶绿体基因组中大部分编码基因的ENC值>45;可推断出其密码子的偏性较弱。GC_(12)和GC_(3)的相关系数和回归系数分别为-0.208和-0.206,相关性不显著;ENC频数比值分布在-0.05~0.05间的有21个,这部分基因密码子偏好性主要受突变的影响;云南油杉叶绿体基因组中大部分基因分布在PR2平面图的右下方,即T>A、G>C;说明在云南油杉叶绿体基因组密码子使用模式上,其偏好性更多地受到选择影响,同时亦受到突变因素的影响。对应性分析发现,第1轴存在16.57%的差异,为主要影响因素,与ENC、GC_(3)相关系数为0.097、0.142,均无显著相关关系。最终UUA、CUU、AUU等15个密码子被确定为云南油杉叶绿体基因组的最优密码子。【结论】云南油杉叶绿体基因组密码子末位碱基偏好以A和U结尾,其密码子偏好性在受到选择影响的同时亦受到突变因素的影响。该结果可为今后开展云南油杉叶绿体基因工程、遗传多样性分析、种源鉴定等研究提供参考依据,同时也为油杉属叶绿体基因组进化机制研究提供理论基础。

摘要： NPR1基因是植物免疫调控的重要交叉点,是调节植物整体抗病网络的重要因子.本文通过RACE技术获得7种花生栽培种和9种花生野生种NPR1基因cDNA全长序列,应用CodonW软件进行了密码子偏好性分析,并与大豆、拟南芥、水稻和玉米NPR1基因cDNA序列进行密码子偏好性比较.对花生NPR1基因密码子组成、有效密码子数、同义密码子相对使用度、密码子适应指数等各项参数进行统计分析发现,NPR1基因在花生中有明显的偏好性,特别偏好使用以A或T结尾的密码子,且与单子叶植物水稻和玉米的密码子偏好性有较大差异.有效密码子数与编码同义密码子第3位的GC含量呈显著正相关.研究该基因密码子的使用模式,为基因工程手段改良花生品种提供理论支持.

摘要： 同义密码子的非随机使用普遍存在于物种间和物种内部，已经成为分子生物学和生物信息学重要的研究课题。鱼类是较原始的水生脊椎动物，几乎占现存脊稚动物总数的一半，鲤科鱼类具有重要的经济价值，是人类蛋白质食物的主要来源之一草鱼(Ctenopharyngodon idella)是我国重要的淡水养殖鱼类，也是生长最快的淡水鱼之一。本文通过对草鱼的密码子偏好性的分析，探讨了鲤科鱼类的遗传特征。

摘要： 用PCR方法从胸膜肺炎放线杆菌(APP)血清1型参考株259的基因组DNA中,扩增约954bp的apxIA基因片段,分别构建大肠杆菌表达载体pGEX-4T-1/apxIA和毕赤酵母表达栽体pPICzαA/apxIA.对目的基因密码子偏好性进行分析,发现其中有4个大肠杆菌稀有密码子,占1.2%:有49个毕赤酵母稀有密码子,占15.4%.利用所构建的大肠杆菌表达载体pGEX-4T-1/apxIA和毕赤酵母表达载体pPICZαA/apxIA分别进行表达.结果显示,目的基因在大肠杆菌中能以包涵体的形式进行高效表达,其融合蛋白占菌体总蛋白的32%;在毕赤酵母中则以较低水平分泌表达至培养基的上清液中,40倍浓缩后方能检测到少量的目的蛋白.实验结果证明,目的基因序列中的密码子偏好性影响其在大肠杆菌和毕赤酵母中的表达.

摘要： 本发明涉及利用基因密码扩展的非天然氨基酸系统，高效率通读单基因遗传病中致病基因的无义突变位点，恢复突变体蛋白的正常结构和功能。通过改造古甲烷球菌的tRNA(tRNAPyl)，得到全新的高通读效率的UAA和UGA编码的非天然氨基酸系统，扩展了tRNAPyl和吡咯赖氨酰‑tRNA合成酶(PylRS)正交对的使用范围。构建了模拟内源性提前终止密码子的质粒——在由内含子和外显子组成的Smad基因上引入提前终止密码子，可以用于评价通读内源性提前终止密码子的效率。发明中涉及无义突变的系统主要包括单基因遗传病的致病基因和肿瘤细胞内的肿瘤抑制基因。

摘要： 本发明提出了一种基于密码子对使用频度的基因密码子优化方法，本方案采用密码子对使用频度对目的基因进行优化，不光考虑单个密码子使用频度，同时考虑两个密码子联合使用情况，即：相邻密码子的关系，挑选物种中两个tRNA连用时频度较高的密码子对对目标基因进行优化起到关键作用。

摘要： 本发明公开了一种全人源EGFR ScFv烟草密码子偏好基因序列及获得方法和应用。本发明的基因序列获得方法包括：全人源EGFR ScFv基因序列的获得，全人源EGFR ScFv基因序列的改变，对改变的VH‑L‑VL基因序列添加酶切位点Xba1、BamH1，加保护碱基，且在ATG后加组氨酸标签、在5’端的酶切位点内加3个终止码子。本发明的全人源EGFR ScFv烟草密码子偏好基因序列克服了鼠源性基因序列在体内易产生人抗鼠的抗体反应及其它源性基因序列导致的其它不良反应。本发明利用烟草这一植物生物反应器进行高效表达的全人源EGFR ScFv具有抗肿瘤作用。

摘要： 本发明涉及利用基因密码扩展的非天然氨基酸系统，高效率通读单基因遗传病中致病基因的无义突变位点，恢复突变体蛋白的正常结构和功能。通过改造古甲烷球菌的tRNA(tRNAPyl)，得到全新的高通读效率的UAA和UGA编码的非天然氨基酸系统，扩展了tRNAPyl和吡咯赖氨酰‑tRNA合成酶(PylRS)正交对的使用范围。构建了模拟内源性提前终止密码子的质粒——在由内含子和外显子组成的Smad基因上引入提前终止密码子，可以用于评价通读内源性提前终止密码子的效率。发明中涉及无义突变的系统主要包括单基因遗传病的致病基因和肿瘤细胞内的肿瘤抑制基因。

摘要： 本发明提出了一种基于密码子对使用频度的基因密码子优化方法，本方案采用密码子对使用频度对目的基因进行优化，不光考虑单个密码子使用频度，同时考虑两个密码子联合使用情况，即：相邻密码子的关系，挑选物种中两个tRNA连用时频度较高的密码子对对目标基因进行优化起到关键作用。

摘要： 本发明属于基因突变技术领域，公开了一种基于密码子偏好性利用点突变抑制变异链球菌毒力的方法，选取一段包含点突变位点的序列作为靶基因；将upstream、IFDC2、downstream片段融合；将融合片段转入变异链球菌中，利用含红霉素的BHI琼脂平板进行阳性克隆筛选及PCR验证；将包含upstream、靶基因、downstream的序列分为前后两部分；将扩增出的mutant‑upstream和mutant‑downstream片段融合；将融合片段mutant up‑down转入获得的阳性克隆菌株中，利用含p‑Cl‑Phe的BHI平板进行二次筛选及测序验证。本发明步骤简便，成本低，可重复性高。

摘要： 本发明属于基因突变技术领域，公开了一种基于密码子偏好性利用点突变抑制变异链球菌毒力的方法，选取一段包含点突变位点的序列作为靶基因；将upstream、IFDC2、downstream片段融合；将融合片段转入变异链球菌中，利用含红霉素的BHI琼脂平板进行阳性克隆筛选及PCR验证；将包含upstream、靶基因、downstream的序列分为前后两部分；将扩增出的mutant‑upstream和mutant‑downstream片段融合；将融合片段mutant up‑down转入获得的阳性克隆菌株中，利用含p‑Cl‑Phe的BHI平板进行二次筛选及测序验证。本发明步骤简便，成本低，可重复性高。

摘要： 本发明公开了大黄鱼清道夫受体家族基因的密码子偏好性分析方法，包括，获得大黄鱼清道夫受体家族基因；利用密码子偏好性分析软件Codon W统计所有基因的第三位密码子频率和密码子第三位为G或C的频率，同时计算所述受体家族基因的偏好性指数，得出清道夫受体家族在进化中的密码子偏好性使用情况。本发明分析方法简单可行，可准确地判断大黄鱼清道夫受体家族基因的密码子偏好性，更好地帮助认识清道夫受体家族基因特征，在后续改造基因以及实现其高效表达中发挥重要作用。

摘要： 基于原核密码子偏好性构建高表达IGF-1基因的工程菌。本发明依据原核密码子使用频率表，人工合成不同偏好全基因序列和人源原基因序列，并克隆在不同表达载体上，然后转化到不同表达大肠杆菌菌株中，共构建27株工程菌。PCR筛选阳性克隆、IPTG诱导表达、SDS-Page电泳和HPLC检测，筛选获得了一株经偏好性改造能高效表达融合蛋白的工程菌株，该工程菌株命名为RPP②，经液相检测RPP②目的蛋白的表达量是所构建的未经改造人源原基因工程菌最高表达量的2.4倍，若该菌用于工业化生产，能极大提高工业产值并为企业带来显著经济效益。

摘要： 一种CD200与免疫球蛋白Fc段融合基因的酵母密码子偏好性优化方法，本发明公开了经酵母密码子偏好性优化的CD200与免疫球蛋白Fc融合基因的优化方法及相关基因序列，并通过基因工程技术获得含有该基因的酵母重组表达载体。