转录因子wrky的同义密码子使用偏好性分析

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1、拟南芥和水稻转录因子WRKY的同义密码子使用偏好性分析生物科学2004级何瑞指导老师刘汉梅讲师摘要：本文首次对拟南芥和水稻WRKY基因家族的密码子用法进行了分析，发现两个物种WRKY基因的碱基组成明显不同，水稻的密码子在第一、二、三位GC含量都明显高于拟南芥，且第三位差异最大。不同物种的WRKY基因存在共同的进化趋势，即基因GC3s逐步增大。对应性分析结果显示，拟南芥WRKY基因的密码子使用偏性受碱基组成等多种因素共同作用，水稻主要受碱基组成和基因表达水平两个因素的影响。最后确定了拟南芥和水稻WRKY基因家族的最优密码子，分别为11个和27个。研究结果为深入开展其进化、表达调控机制和提高

2、该基因家族新成员预测的准确性等提供了重要的理论依据。关键词：WRKY基因，密码字偏好性，GC含量，EncSynonymousCodonBiasofWRKYGeneFamilyinAribidopsisandRiceHERuiBiologicalScience,Grade2004DirectedbyLIUHan-mei(instructor)Abstract:WRKYgenefamilywerefirstlyanalyzedonthecodonbiasinArabidopsisandRice.Thecomponentsofnitrogenousbasesinthetwospeciesare

3、obviouslydifferent:theGCcontentatthefist,secondandthirdpositionofRicearesignificantlyhigherthanthoseofAribidopsis,thatdiscrepancyatthethirdpositionisthemostmarked.Meanwhile,asWRKYgenefamilyisevolving,G-endingandC-endingcodonsofbothAribidopsisandRicearegoodforthegenesevolution.AccordingtoCorrespon

4、denceAnalysis,thecodonusageofWRKYgeneinAribidopsisisaffectedbymanyfactors,suchasthecomponentsofnitrogenousbases.ButthecomponentsofnitrogenousbasesandthegeneexpressionlevelaretwoprimaryfactorsinRice.ThenumbersoftheoptimalcodoninArabidopsisandRiceare11and27.Theresultsofthetheresearchprovidetheaccur

5、acyofimportanttheoreticalbasisofforecastsforitsevolution,regulationofgeneexpressionandaddingthegenefamilymembers.Keywords:WRKYGene,Codonbias,GCcontent,Enc蛋白质中的氨基酸序列是由mRNA中核苷酸序列决定的。mRNA上连续相邻的核苷酸以316个为一体，即三联体密码子，进行翻译时，识别与其对应的tRNA，正确的译出遗传信息中所指定的氨基酸。遗传密码子具有通用性、线性不重叠和简并性等特点。除少数种外，原核和真核生物中核基因均采用标准的遗传编码

6、系统进行蛋白质翻译工作。任何相邻的2个密码子之间无空位，且线性不重叠。通常，AUG作为翻译识别的起始密码子，而UGA、UAG和UAA三个密码子作为翻译终止密码子，由此构成一个完整的编码阅读框。终止密码子不编码任何的氨基酸，这样就有61种密码子编码20种氨基酸，因此出现了冗余现象，即密码子的简并性。使得某些氨基酸可能由几种不同的密码子编码，通常将编码同一氨基酸的不同密码子互称为同义密码子（SynonymousCodon）。同义密码子编码同一氨基酸，如果没有任何选择压力或突变偏好，那么每个氨基酸位点上的核苷酸突变都是随机的，同义密码子出现的概率是一样的。但实际上，同义密码子的使用并非随机的[

7、1,2]，而是不同的物种或同一物种的不同基因在编码氨基酸时倾向使用某些特定的同义密码子，这种现象称为同义密码子的使用偏好性（SynonymousCodonUsageBias）[3]。同义密码子的使用偏好性广泛地存在于细菌、真菌、植物、动物及人类中，且对于不同生物，影响密码子使用偏性的因素也不尽相同，因此产生了多种解释密码子偏性使用的理论。早期关于密码子偏性理论（如密码子的选择模式在进化过程中是保守的；密码子的使用偏性与对应的同工tR