[發明專利]一種牛全基因組密碼對使用偏好性的檢測方法

無效

• 申請號: 201210142809.9
• 申請日: 2012-05-10
• 公開（公告）號: CN102693368A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 劉小林;張慧林;趙勝
• 申請（專利權）人: 西北農林科技大學
• 主分類號: G06F19/18
• 分類號: G06F19/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于分子遺傳學和生物信息學領域，涉及基因組特定生物信息的檢測，特別涉及一種牛全基因組密碼對使用偏好性的檢測方法。

背景技術

根據中心法則，遺傳信息的傳遞是由DNA到mRNA，再由mRNA到蛋白質。遺傳信息在由mRNA到蛋白質的傳遞過程中是以三聯體密碼的形式傳遞的。每種氨基酸至少對應一個密碼子，最多的有6種對應的密碼子。編碼同一種氨基酸的密碼子稱為同義密碼子。人們已對不同物種的密碼子使用偏好性進行了一些研究，發現不同物種在密碼子的使用上存在著明顯的偏好性；同一物種不同功能基因的密碼子使用偏好性也存在較大的差異。61種有意密碼子有3721（61×61）種不同的密碼對組合。

對于密碼對用法的研究，早期主要集中在大腸桿菌等模式生物。這些研究結果表明，密碼對的使用不是隨機的，具有一定的偏好性。近年來，伴隨著多種生物全基因組測序的完成，密碼對的研究也進入了基因組水平。這些基因組水平上的研究近一步證實了密碼對的使用偏好性是具有物種特異性的，并且這種偏好性不同于密碼子的使用偏好性，但對于造成密碼對使用偏好性的根源，還不是很清楚。已有的研究結果表明，密碼對的使用與基因的翻譯效率有關。有學者提出，蛋白質合成過程中，核糖體蛋白和密碼子與反密碼子對在核糖體的P位和A位上形成的空間結構影響了翻譯的精確性和速率，而這種空間結構的穩定性是影響密碼對使用偏好性的主要原因。

基于密碼對使用偏好性的生物信息學分析是研究基因表達、蛋白質翻譯效率和基因組進化等課題中的一個重要環節。到目前為止，這方面的研究主要集中在研究單個基因或者基因組中所有基因的平均密碼子使用偏好性。近年來的研究結果已經清晰的表明，核糖體對基因的翻譯速度，在同一基因的不同區域是不同的。不同的密碼對在基因序列上的排列順序是否具有一定的規律？這些規律是否與基因不同區域的翻譯速率有關系？這種關系是否是影響密碼對使用偏好性的重要因素？這些問題是生物信息學和基因組學研究中極具挑戰性的課題，在牛基因組上的相關研究仍是空白。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種牛基因組密碼子使用偏好性的檢測方法，該方法利用全基因組的密碼對的使用偏好性分值和聯配（aligning）分析法對牛全基因組蛋白編碼序列（coding?sequence,?CDS）的密碼對使用偏好性進行檢查。

本發明的目的是通過以下技術方案來解決的：

一種牛基因組密碼對使用偏好性的檢測方法，包括以下步驟：

1）計算牛全基因組CDS序列的3721種密碼對的使用偏好性分值（codon?pair?score，CPS）。

2）根據不同密碼對的CPS值，首先分析牛基因組中單個CDS序列的密碼對使用偏好性（codon?pair?bias，CPB）。某一CDS序列的CPB值為該序列中所有密碼對CPS值的算數平均值。

3）根據基因組上3721種密碼對的CPS值，針對基因組中的每一個CDS序列，按照CDS序列上密碼對的排列順序，構建了一個密碼對偏好性分布型（CPS?profile）。針對該生物基因組中的所有CDS序列的密碼對偏好性分布型分別從序列的5’和3’末端聯配（aligning），并計算聯配結果中的每一個密碼對位點上CPS值的平均值，得到了該生物所有CDS序列的全基因組平均密碼對偏好性分布型（averaged?CPS?profile）。

與現有技術相比，本發明提供牛基因組密碼對使用偏好性的檢測方法具有以下優點：

本發明的檢測方法排除了密碼子和氨基酸使用偏好性對密碼對使用的影響，所得結果真實可信。分析基因組的平均密碼對偏好性分布型表明，在牛全基因組水平上，密碼對的使用偏好性在CDS的5’末端普遍偏低，并由5’末端向3’末端逐步升高。發明人將平均密碼對偏好性分布型中出現的這一規律稱為‘密碼對斜坡’（codon?pair?ramp）。基于以上研究結果，發明人認為翻譯起始區域內的堿基序列包含了大量的信息，這些信息可能影響了蛋白質翻譯的起始和翻譯的早期延長過程。本研究的結果對于理解牛密碼對使用偏好性對基因表達的影響、基因序列的一維信息中蘊含的特定信號如何影響牛基因組上蛋白質功能和物種間進化等問題都具有一定的意義和指導作用，并為進一步開展此方面的研究提供了理論基礎和新方法。

附圖說明

圖1為本發明的牛全基因組蛋白質編碼序列的CPB值分布圖；

圖2為本發明的牛全基因組蛋白質編碼區5’區密碼對使用偏好性分布圖。

具體實施方式