果蠅基因組中內(nèi)含子數(shù)目與密碼子使用偏性的關(guān)系.pdf

1、密碼子使用偏性是指生物體中編碼同一種氨基酸的同義密碼子的非均勻使用現(xiàn)象。在后基因組時(shí)代的今天，大量的研究表明從原核生物基因組到真核生物基因組密碼子使用偏性廣泛存在，并且已經(jīng)提出了“選擇一突變一漂變(selection-mutation-drift)”理論來(lái)解釋密碼子偏性的進(jìn)化機(jī)制。已經(jīng)知道在大多數(shù)細(xì)菌、酵母和果蠅等基因組中同義密碼子趨向于使用以G-或C-結(jié)尾的密碼子。這些密碼子是稍微有利的，因?yàn)樗鼈儗?duì)應(yīng)了相應(yīng)基因組中的tRNA豐度分布，

2、從而有利于基因編碼產(chǎn)物的高效合成?！斑x擇一突變一漂變”理論的一個(gè)重要推論是，如果一個(gè)基因經(jīng)歷了較強(qiáng)的選擇壓力(如高表達(dá))，那么它應(yīng)該有更大的密碼子使用偏性。 真核生物基因遠(yuǎn)比原核基因復(fù)雜，大多數(shù)真核基因的編碼區(qū)域是非連續(xù)的，編碼區(qū)域被內(nèi)含子分割為若干個(gè)小片段。最近，一個(gè)群體遺傳理論研究表明，內(nèi)含子的插入可能是稍微有害的(Lynch 2002)。因此，如果一個(gè)基因經(jīng)歷了較強(qiáng)的選擇壓力，那么它應(yīng)該有較少的內(nèi)含子。根據(jù)以上的兩個(gè)推論

3、，我們可以預(yù)測(cè)一個(gè)基因的內(nèi)含子數(shù)目與密碼子使用偏性應(yīng)該有一個(gè)負(fù)相關(guān)關(guān)系。本文的目的就是利用模式生物果蠅基因組信息證明這一預(yù)測(cè)。 我們的結(jié)果表明果蠅基因內(nèi)含子數(shù)與密碼子使用偏性有顯著關(guān)系，隨著內(nèi)含子數(shù)目的增加，基因中的GC(包含內(nèi)含子)含量及密碼子使用偏性(the scaled X<'2>值減小，N<,c>值增大)隨之減小，而GC3與GC3s及密碼子適應(yīng)系數(shù)(CAI)值先隨著內(nèi)含子數(shù)的增加而增大，在內(nèi)含子數(shù)為2時(shí)最大，然后隨內(nèi)含

4、子數(shù)的增加而減小。對(duì)于只有一個(gè)內(nèi)含子的基因，內(nèi)含子插入位點(diǎn)的不同對(duì)GC含量及密碼子使用偏性也有影響，內(nèi)含子插入位點(diǎn)離起始密碼子距離越遠(yuǎn)，基因中的GC含量、CDS的GC含量及密碼子使用偏性也越小。 對(duì)于作為蛋白質(zhì)翻譯終止信號(hào)的終止密碼子，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示：在沒(méi)有內(nèi)含子的基因中，終止密碼子的使用具有極大的偏好性，隨著內(nèi)含子數(shù)的增加，這種偏好性逐漸減弱，但仍然偏好于使用TAA作為終止密碼子，其次是TAG，TGA的使用量最少，終止密碼子的