密码子偏好性读书报告演示

密码子偏好性读书报告1234点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本目录密码子偏好性的常用指标、方法、软件工具密码子偏好性进展密码子及其偏好性引用文献

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密码子的简并性RNA一共由4种氨基酸A、U、C、G组成，则密码子理论上应该有4x4x4=64种，但自然界只有20种氨基酸。同一种氨基酸具有两个或更多个密码子的现象称为密码子的简并性。（也就是多个密码子可以编码同一个氨基酸）点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本密码子偏好性在没有选择压力和中性突变的情况下，编码同一个氨基酸的几个同义密码子的使用频率应该相同但实际上它们是非随机使用的，并往往偏向于使用某一种或几种特定的同义密码子其中被高频使用的密码子称为最优密码子（optimalcodon）。这种同义密码子非均衡使用的现象称为密码子偏性（codonbias）。点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本密码子偏好性原因

原因偏好性关系1、翻译选择密码子偏性与表达水平之间呈正（或负）相关2、碱基组成和G+C含量密码子偏性受基因组碱基组成的影响3、基因长度较短的基因，受密码子数量和种类限制，往往具有较高的偏好性4、tRNAs丰度最优密码子对应于丰度高的

tRNAs5、氨基酸保守性保守性高，偏好性高6、蛋白质编码基因在

DNA双链位置DNA的前导链与滞后链上密码对的使用偏好存在差异7、密码子碱基组成的上下文关系1、

2位是

A、

U，那么其第3位倾向于使用

G或

C，反之亦然8、基因表达水平与

tRNA结合效率高的密码子较多的被采用9、蛋白质空间结构稀有密码子与蛋白质结构域点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本密码子偏好性性质软件常用指标在线数据库点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本常用指标

指标描述指标描述1、RSCU相对同义密码子使用度对于某一特定的密码子在编码对应氨基酸的同义密码子间的相对概率8、GC3S

第三位上的各种碱基的含量，在蛋白质的合成过程中同义密码子的使用概率并不相同。2、CAI密码子适应指数根据已知高表达基因的序列来估计未知基因密码子使用的偏好性程度9、COA对应分析密码子使用偏性，进行分析基因间的距离3、CPPCPP的变化范围为0~18,越接近18表示密码子被非随机使用的程度越高10、AT-skewAT偏移整个基因组DNA序列的(A-T)/(A+T)的比值。

4、ENC有效密码子数描述密码子使用偏离随机选择的程度，反映密码子家族中同义密码子非均衡使用的偏好程度11、HE高表达优越密码子研究密码子是否高表达以及基因编码蛋白质的长度也可以作为衡量密码子偏好性的指标5、FOP最优密码子使用频率最优密码子是指在某物种高表达基因中使用频率最高的密码子12、GRAVY蛋白疏水水平反映蛋白质的疏水性对密码子使用偏好的影响6、CBI密码子偏爱指数一个具体基因中高表达优越密码子的组分情况13、Aromo芳香族氨基酸比例反映芳香族蛋白质对密码子使用偏好的影响7、G+C一般认为G+C含量越高，密码子的偏好性就可能就越强14、EIG普遍表达且表达水平相对恒定的基因发现EIG的表达量与密码子使用偏好性存在相对较强的相关性点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本

软件名称

操作系统特点

CodonWDos,unix,windows对密码子使用进行多变量分析,可进行密码子、同义密码子相对使用度和氨基酸的相关性分析,另外还可分析最优密码子、密码子和(或)双核苷酸偏性、碱基组成等。SYCO(SynonymouscodonusageGribskovstatisticplot)Unix,linuxEMBOSS的组件之一,利用建立Gribskov统计图的方法,通过比较某个序列的密码子使用特点和特定密码子频率表之间的相似性来预测开放阅读框的工具。

CHIPS(CodonHeterozygosityinaProtein-codingSequence)Unix,linuxEMBOSS的组件之一,CHIPS可进行密码子使用频率统计,该程序计算了特定序列中有效密码子的ENC值。

CUSP(Createacodonusagetable)Unix,linuxEMBOSS的组件之一,CUSP是对一个或多个CDS进行阅读后计算出的密码子频率表．

CodonPreferenceUnix,linuxGCG软件包的组件之一,依据密码子使用特点(同义密码子使用频率或密码子第三位的碱基组成),通过比较某个序列的密码子使用特点和特定密码子频率表之间的相似性来识别蛋白编码区。

CodonFrequencyUnix,linuxGCG软件包的组件之一,用于根据序列数据或表格来建立密码子使用表格,以方便研究和其他程序(如:CodonPreference,Correspond,Frames)的使用。CorrespondUnix,linuxGCG软件包的组件之一,通过比较密码子频率表,寻找相似的密码子使用模式。软件点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本

在线数据库数据库数据库网址功能1、CUTGhttp://www.kazusa.or.jp/codon/查询不同物种的密码子使用表2、graphicalcodonusageanalyzerhttp://gcua.schoedl.de/以图形的方式表现密码子偏好性3、CodonUsageAnalyzer/codon/cgi-bin/codon.cgiCodonUsageDatabase中的所关心物种的密码子表。经处理转化为可读性更强的图标形式。4．E.coliCodonUsageAnalyze/~mmaduro/codonusage/usage.htm对于在E.coli中异源蛋白的表达效率给出很好的建议5.CorrespondenceAnalysisofCodonUsage//点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本应用领域未来展望发展历史密码子偏好性进展点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本应用领域应用领域详解实例1、提高基因的异源表达通过密码子使用偏好性判定最优密码子，针对这些最优密码子设计基因工程表达载体，可以提高目的基因的表达量。基因工程中，通过水稻密码子的偏爱性，人工合成的抗虫基因cry2A，并在大肠杆菌中的表达。影响翻译效率翻译起始效应mRNA浓度是翻译起始速率的主要影响因素之一，密码子直接影响转录效率，决定mRNA浓度。单子叶植物在“翻译起始区”的密码子偏性大于“翻译终止区”,即“翻译起始区”的密码子可以提高蛋白翻译的效率和精确性。因此，通过修饰编码区5′端的DNA序列，来提高蛋白质的表达水平将有望成为可能。3、影响蛋白质结构和功能影响蛋白质的结构与功能基因的密码子偏性与所编码蛋白质结构域的连接区和二级结构单元的连接区有关、翻译速率在连接区会降低。改变密码子使用模式可目的性改变特定蛋白质的结构与功能。马建民等［4］通过聚类分析方法研究发现，哺乳动物MHC基因的密码子偏性与所编码蛋白质的三级结构密切相关，可通过影响mRNA不同区域的翻译速度，来改变编码蛋白质的空间构象，从而改变蛋白质功能4、核糖体和基因定位通过比较密码子的使用模式，来进行真核生物核糖体在细胞内以及未知蛋白基因在基因组的定位。基因定位功能密码子的使用模式在细胞核和细胞质遗传物质之间也存在差异，如核基因中的起始密码子只有ATG，而线粒体基因中的起始密码子为ATN；核基因中的终止密码子TGA在线粒体基因中用来编码色氨酸等［5］。5、预测物种亲缘关系生存环境预测进化规律类似的密码子使用模式，预示着物种相近的亲缘关系或生存环境。目前已有研究通过比较密码子偏性的差异程度，来分析物种间的亲缘关系和进化历程。线粒体基因组具有母系遗传、分子结构简单、多态性丰富等优点，是一种重要的分子标记，研究其密码子使用偏好性，可以很好地用于确定动物类群的遗传分化和系统发生关系6、预测未知基因功能和表达水平利用密码子使用偏好性和某种功能的关联程度，对某些未知功能基因进行预测。利用已知的密码子偏好知识，对未知表达水平的基因进行判定，初步判断该基因的表达水平高或低。点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本发展历史发展时期理论理论依据早期密码子的选择模式在进化过程中是保守的密码子使用的偏爱与相应的同工tRNA浓度相关,从而有利于翻译的效率和准确性数据来源单细胞的大肠杆菌和酵母[6]，二者的最优密码子有很大差异,但密码子选择模式很相似多细胞生物（尤其是哺乳动物和人）：细胞高度分化；基因表达调控系统复杂密码子的选择模式与单细胞生物有所差别,也因此使密码子偏性的研究进入新的发展阶段。发展阶段密码子偏性在进化过程中会转变Bierne等[7]通过分析果蝇中3种不同位点(同义,非同义,基因区内)的多态性和分歧与密码子偏性的关系,认为蛋白的选择压力,是密码子偏性进化的主要原因。低表达丰度的蛋白也具有很强的偏性哺乳动物和人类基因的偏性特点可能是依靠其对应较少的相应同工tRNA来控制蛋白合成时的延伸速率,或者是通过降低合成速度来提高高能量消耗的蛋白合成过程的准确性[8]。真核生物中密码子的偏性并不是由翻译效率决定Kanaya等[9]在研究种特异的密码子偏性时,通过对5个真核生物(酵母、线虫、果蝇、非洲爪蟾和人)的密码子使用模式进行的对比发现,并不是所有的高表达基因(如编码核糖体蛋白和组蛋白的基因)都有显著的密码子偏性现象,说明真核生物中密码子的偏性并不是由翻译效率决定。

植物中密码子偏性的分析也得到了类似的结论[10]。基因芯片技术的产生和发展使获得组织特异基因及其表达丰度成为可能,相应数据库的建立和不断充实,使人们能够方便获得大量所需的原始数据组织特异的基因间密码子偏性模式没有很大的差别Hastings等[12]从脊椎动物的cDNA序列出发比较不同生物不同组织的密码子使用模式,认为组织特异的基因间密码子偏性模式没有很大的差别组织特异表达的基因间同义密码子的使用有显著的不同2004年,哈佛大学的研究人员在PNAS上发表了一篇题为“Tissue-specificcodonusageandtheexpressionofhumangenes”的文章,提出组织特异表达的基因间同义密码子的使用有显著的不同,并认为这种差异主要来自于翻译选择的“压力”[13],2006年3月,法国学者发表了相关的研究成果,确认组织特异基因密码子具有显著偏性的同时,对前一篇文章所述的差异来源的结论和实验方法提出质疑,甚至予以否定[14]现阶段人们开始关注高等植物、哺乳动物和人的基因组密码子偏性和组织特异性基因的密码子偏性,从而着手于描述进化规律,阐释分化机理点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本未来展望J.RobertColeman等利用非最优密码子翻译脊髓灰质炎病毒衣壳蛋白，造成了病毒的弱化，通过感染不仅使小鼠获得了自身免疫，而且有效地避免了毒力返强现象的发生［15］。这或许提供了一个有效解决现有的病毒性疫苗毒力返强问题的思路。

由于DNA是遗传信息的载体,遗传密码中所隐藏的奥秘,关系着整个生命天书的“破译”。

随着基因组学研究的继续深入和蛋白质组学的大规模兴起,密码子偏性问题必然会涉及更广泛的生物学领域,也一定会揭示出更多的生物学意义。点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本引用文献【1】梁菲菲.密码子偏性的影响因素及研究意义.(畜牧与饲料科学)2010，31（1）:118-119【2】