川贝母转录组密码子使用偏好性分析

研究川贝母表达基因的密码子的使用模式,探讨其密码子使用偏好性特点,为运用基因工程技术实现贝母碱的异源生物合成提供理论依据。以川贝母转录组9 843条全长转录本序列为数据来源,使用Codon W软件对川贝母表达基因的密码子GC含量特点、有效密码子数和同义密码子相对使用频率各项参数进行计算、统计,分析发现,川贝母表达基因密码子偏好程度整体水平不高。该研究确定了15个密码子为川贝母最优密码子UUG,CUU,AUU,GUU,UCA,CCU,CCA,ACU,ACA,GCA,UAU,CAU,AAU,AGA和GGA,最优密码子偏好A/T结尾。计算结果显示26个川贝母生物碱合成相关基因中大肠杆菌和酿酒酵母稀有密码子所占比例较低。根据稀有密码子比例,逐个分析26个关键酶基因在大肠杆菌和酿酒酵母体系中表达时可采用的密码子优化方案。该研究为通过合成生物学手段异源合成川贝母生物碱奠定了前期研究基础。     

金银花中表达基因密码子偏好性分析

密码子是生物体中重要的遗传信息载体,经过长期进化,不同的生物体对同一密码子形成了一定程度的使用偏好性。本研究对已获得的金银花转录组进行基因预测,利用CodonW 程序对所有含有完整阅读框的预测基因,以及参与绿原酸合成的羟基化肉桂酰转移酶（HQT）基因进行密码子偏好性分析。并将HQT 基因与大肠杆菌、酵母和拟南芥全基因组的密码子使用频率进行比较,为在细菌、真菌和植物中表达金银花中HQT 基因,或通过合成生物学手段异源合成绿原酸奠定了前期研究基础。     

金银花中表达基因密码子偏好性分析＊

密码子是生物体中重要的遗传信息载体,经过长期进化,不同的生物体对同一密码子形成了一定程度的使用偏好性。本研究对已获得的金银花转录组进行基因预测,利用CodonW程序对所有含有完整阅读框的预测基因,以及参与绿原酸合成的羟基化肉桂酰转移酶（HQT）基因进行密码子偏好性分析。并将HQT基因与大肠杆菌、酵母和拟南芥全基因组的密码子使用频率进行比较,为在细菌、真菌和植物中表达金银花中HQT基因,或通过合成生物学手段异源合成绿原酸奠定了前期研究基础。     

膜荚黄芪法呢基焦磷酸合酶基因密码子偏性分析

目的法呢基焦磷酸合酶(farnesyl pyrophosphate synthase,FPS)是调控黄芪甲苷生物合成途径关键酶,为该基因外源表达选择合适的宿主,进而为提高黄芪甲苷产量提供理论依据。方法以长白山膜荚黄芪为植物材料,克隆了FPS基因的编码序列。运用EMBOSS及Codon W等在线软件分析了FPS基因的密码子偏好性,并将其与玉米、青蒿等7种植物FPS基因及大肠杆菌基因组密码子偏好性进行比较。结果膜荚黄芪FPS基因偏好于以A或T碱基结尾的密码子,与大肠杆菌Escherichia coli基因组共有22个密码子存在差异。结论进一步提高膜荚黄芪FPS基因在大肠杆菌中的表达水平,需对其密码子进行优化。     

刺柏属4种药用植物叶绿体基因组密码子偏好性分析

目的 明确刺柏属圆柏Juniperus chinensis、垂枝香柏J.pingii、昆明柏J.gaussenii和铺地柏J.procumbens4种药用植物叶绿体基因组密码子的使用偏好性及影响其密码子偏好性的因素。方法 利用CodonW、CUSP、SPSS等软件对4种刺柏属药用植物叶绿体基因组密码子偏好性进行分析。结果4种刺柏属药用植物叶绿体基因组密码子的GC含量在35.8%～37.3%,有效密码子数（effective number of codon,ENC）值在47.10～47.79,表明其密码子偏好性较弱。中性绘图、ENC-plot、PR2-plot分析表明影响4种刺柏属药用植物叶绿体基因组密码子使用偏性的因素有选择和突变。同时利用相对同义密码子使用度（relative synonymous codon usage,RSCU）值和ENC值筛选出共65个最优密码子,其中有9个密码子为4种刺柏属植物共有的最优密码子。结论 4种刺柏属药用植物密码子偏好使用A/T结尾,其密码子使用偏性主要受到自然选择的影响。通过对4种刺柏属植物叶绿体基因组密码子的使用偏性进行分析及外类群聚类分析验证,揭示影响其密码子使用偏性的主要因素,为后续刺柏属叶绿体基因组外源蛋白表达载体的构建及优化提供理论依据。     

香鳞毛蕨4CL基因密码子使用特性及表达预测分析

目的研究蕨类植物中4CL基因的表达与分析,为蕨类植物次级代谢产物的积累和调控奠定理论基础。方法运用CHIPS、CUSP和Codon W在线程序对自主克隆的香鳞毛蕨4CL基因(Df4CL)序列进行分析,并与大肠杆菌、酵母菌、拟南芥、烟草等基因进行比较,对了解Df4CL基因密码子使用特性,为其选择合适的表达系统具有重要意义。结果 Df4CL基因对ATGC选择没有偏向性,并且与小立碗藓的密码子使用偏好性相一致。在密码子使用频率上,Df4CL基因与拟南芥的差异小于与烟草、大肠杆菌、酵母的差异;基于4CL基因的密码子使用偏性的系统聚类分析表明,香鳞毛蕨与小立碗藓、拟南芥聚为一类。结论预示Df4CL基因更适合在拟南芥中外源表达。     

甘草属7种植物叶绿体基因组密码子使用偏好性分析

目的 探究甘草属7种植物叶绿体基因组密码子使用模式及影响因素。方法 从NCBI获取国内已有的7种甘草属植物叶绿体全基因组,筛选得到49条共有蛋白编码序列,使用codon W1.44、EMBOSS、SPSS26.0等分析密码子偏好性相关参数。结果 7种甘草属物种叶绿体基因组密码子不同位置的GC含量均小于50%,共得到了29个高频密码子,其中有28个密码子第3位碱基为A/U,筛选得到的17个最优密码子第3位碱基均为A/U。7种甘草属植物叶绿体蛋白编码基因的ENC值均大于35,密码子偏好性较弱。PR2-plot分析、ENC-plot分析和中性绘图分析结果显示突变压力和自然选择均为这7种甘草属物种叶绿体基因组密码子偏好性形成的重要影响因素,但自然选择对密码子偏好性形成的贡献更大。基于叶绿体编码序列构建的系统发育树与基于RSCU的聚类分析结果具有一定的相似性,叶绿体基因组密码子偏好性与物种的系统发育关系存在一定的联系。结论 7种甘草属植物叶绿体基因组密码子第3位倾向于使用A/U碱基,自然选择是密码子偏好性形成的主要影响因素。     

长春花密码子使用偏好性分析

以长春花为研究对象,分析其密码子使用偏好性,以期为相关基因的异源表达、基因的预测、物种的进化研究提供指导。该研究以长春花的30 437条蛋白质编码序列为数据来源,对长春花密码子组成和密码子偏性的各项参数进行了计算和统计分析。计算了长春花萜类吲哚生物碱(terpenoid indole alkaloids,TIAs)生物合成途径中25个关键酶基因含有大肠杆菌或酿酒酵母稀有密码子的比例。结果显示,长春花基因的平均GC量为42.47%,密码子第3位碱基平均GC量为35.89%。长春花中共有28个密码子的同义密码子相对使用度(relative synonymous codon usage,RSCU)大于1,其中26个以A或T结尾。25个关键酶基因含有大肠杆菌稀有密码子的比例明显高于酿酒酵母稀有密码子的比例。长春花主要偏爱使用以A和T结尾的密码子;相比于酿酒酵母,其密码子使用特点与大肠杆菌的差异更大,推测酿酒酵母可能是长春花基因更合适的异源表达宿主。     

丹参SmJAZ1蛋白原核表达及条件优化

目的:在前期克隆丹参SmJAZ1基因的cDNA全长基础上,为研究丹参SmJAZ蛋白的功能,在大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达丹参SmJAZ1蛋白,并对其表达条件进行优化.方法:利用分子克隆的方法将丹参JAZ1基因构建到原核表达载体pET32a上,转化到大肠杆菌BL21(DE3)宿主菌中进行诱导表达.结果:对影响重组蛋白表达的4个因素,即诱导温度、诱导时间、IPTG浓度、及IPTG添加时间进行优化,确定丹参SmJAZ1重组蛋白最适表达条件.IPTG浓度对目的蛋白的表达量没有显著影响;随诱导时间和诱导温度增加,SmJAZ蛋白的表达量增加;而IPTG添加时间对蛋白的表达量有明显影响.结论:丹参JAZ1蛋白在30℃温度条件下,重组菌生长2 h(A600 =0.9),加入0.1 mmol·L-1浓度的IPTG,诱导20 h后,表达条件最合适.     

肉苁蓉属植物叶绿体基因组密码子偏好性分析

目的 明确肉苁蓉属药用植物叶绿体基因组密码子使用偏性及影响因素。方法 以肉苁蓉Cistanche deserticola、盐生肉苁蓉C. salsa、沙苁蓉C. sinensis和管花肉苁蓉C. tubulosa为研究材料，利用CUSP在线软件、CodonW 1.4.2、SPSS、Microsoft Excel等软件分析其基因密码子使用偏性参数。结果 4个肉苁蓉属植物叶绿体基因组的密码子使用模式相似，密码子均以第3位碱基A/T结尾且密码子使用更偏向A/T碱基；4个物种的有效密码子数值（effective number of codon,ENC）均大于35，说明肉苁蓉属物种叶绿体基因密码子偏好性较弱。中性绘图分析、有效密码字数（ENC-plot）分析、奇偶偏好性（PR2-plot）分析和对应性分析的结果均说明自然选择是影响肉苁蓉属叶绿体基因组密码子偏好性的主要因素。利用同义密码子的相对使用频率（relative synonymous codon usage,RSCU）值筛选出肉苁蓉属4个物种共同拥有4个最优密码子。结论 对肉苁蓉属4个物种叶绿体基因组密码子使用偏性进行分析，揭示了影响其密...     

刺五加功能基因密码子偏好性的分析

目的 分析刺五加功能基因密码子的使用方式及其影响因素.方法 以刺五加的17条功能基因为材料,利用CodonW和SPSS软件进行多元统计分析和对应性分析.结果 刺五加功能基因密码子3个位置的GC量依次为51.03％、41.23％和40.04％,三者均与整个编码区的GC量显著相关(P＜0.05),GC12与GC3的相关系数为0.262,未达到显著水平.同义密码子的相对使用频率大于1的密码子共27个,其中22个以A或T碱基结尾.对应性分析的结果表明,第1轴显示了22.78％的差异,与GC3、密码子适应指数和密码子偏好指数均极显著相关(P＜0.01),相关系数分别为0.786、0.686和0.617,与有效密码子数的相关性未达显著水平.第2轴显示了19.28％的差异,且仅与有效密码子数极显著相关(r=0.635).确定了刺五加功能基因的17个最优密码子.结论 刺五加的功能基因偏好使用以A或T碱基结尾的密码子,其使用模式受选择和突变的共同影响.     

TAT-NDPK-A蛋白的构建表达及穿膜初步研究

 目的构建pET-TAT-nm23-H1质粒,表达TAT-核苷二磷酸激酶A(TAT-nucleoside diphosphate kinase A,TAT-NDPK-A)融合蛋白,并研究融合蛋白穿膜进入A549细胞。方法人工合成编码TAT蛋白转导区域的11个氨基酸序列于NDPK-A引物的上游,PCR扩增后将融合基因克隆到pET28(a)原核表达载体上,经IPTG诱导表达、镍离子树脂色谱纯化TAT-NDPK-A蛋白,Westen-blot鉴定分析重组蛋白的抗原性,将TAT-NDPK-A蛋白加入到A549细胞中,荧光免疫组化检测蛋白穿膜进入细胞内。结果TAT序列与NDPK-A正确融合并插入pET28(a)载体上,经诱导表达纯化成功获得纯度为97%的TAT-NDPK-A蛋白,在培养的A549细胞中加入重组蛋白4 h后在细胞内检测到穿膜的蛋白。结论构建表达TAT-NDPK-A蛋白,TAT序列能够引导重组蛋白穿过细胞膜进入细胞内,为进一步研究基因的功能奠定了基础。     

刺五加叶绿体基因组密码子的用法分析

目的:分析刺五加叶绿体基因组密码子的使用方式及其影响因素.方法:以刺五加叶绿体基因组的52条编码基因为材料,利用CodonW和SPSS软件进行多元统计分析和对应性分析.结果:刺五加叶绿体基因组密码子3个位置GC的量依次为46.46％,38.26％,29.88％,其中GC1与GC2呈极显著相关关系(P＜0.01),GC12与GC,的相关系数为0.205,未达到显著水平.同义密码子的相对使用频率(relative synonymous codon usage,RSCU)＞1的密码子共30个,其中29个以A或T碱基结尾.对应性分析的结果表明:第1轴显示了10.35％的差异,与有效密码子数(effective number of codons,ENC)和GC3显著相关,相关系数分别为-0.288,0.353;确定了刺五加叶绿体基因组的16个最优密码子.结论:刺五加叶绿体密码子第3位偏好以A或T碱基结尾,密码子使用模式受选择和突变及其他因素共同影响,其中选择的作用略大.