密碼子偏好性的相關(guān)研究及方法分析

冉 然，張曉明，宛 濤，伊衛(wèi)東

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)草原與資源環(huán)境學(xué)院/草地資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部飼草加工高效利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/內(nèi)蒙古自治區(qū)草地管理與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，呼和浩特 010018)

生物信息系統(tǒng)的成功確立是以生命的誕生為標(biāo)志的，也就是出現(xiàn)了DNA這種記載可重現(xiàn)個(gè)體發(fā)育信息的大分子，而這樣構(gòu)建生命的方式就是“遺傳”[1]。遺傳信息的傳遞經(jīng)歷了一個(gè)逐步進(jìn)化的過(guò)程，其中非常必要的環(huán)節(jié)就是通過(guò)使用氨基酸，這個(gè)由三聯(lián)體密碼子編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位必不可少。有20多種氨基酸可以構(gòu)成為蛋白質(zhì)，其中有大多數(shù)氨基酸包含2～6個(gè)不等的三聯(lián)體密碼。每一種氨基酸須對(duì)應(yīng)至少一個(gè)密碼子,當(dāng)編碼同一種氨基酸時(shí)，使用的不同密碼子，互相稱為同義密碼子(synonymous codon)，即簡(jiǎn)并現(xiàn)象[2]。

研究表明，生物體在演化和適應(yīng)的過(guò)程中，如果沒(méi)有任何突變基因的偏倚和選擇壓力，同義密碼子的選擇就是隨機(jī)的[3]。對(duì)于某一個(gè)的物種或某一組的基因而言,會(huì)經(jīng)常性的選擇至少一種指定的同義密碼子,而它們會(huì)頻繁性的出現(xiàn),稱為是優(yōu)化密碼子,即最優(yōu)密碼子(optimal codon);而一部分密碼子卻很少能夠被使用甚至于不會(huì)出現(xiàn),稱這樣的密碼子為稀有密碼子，或者為非優(yōu)化密碼子。因此這種偏好性被研究者稱之為密碼子偏好性(codon usage bias)[4]。現(xiàn)如今這種同義密碼子使用差異性已經(jīng)普遍的存在于許多已知物種中，從某個(gè)單一物種的基因組中,不同一個(gè)物種所擁有基因組中的不同基因,是都能夠通過(guò)研究去發(fā)現(xiàn)某些密碼子是存在使用偏好這樣的現(xiàn)象，盡管這種偏好性各不相同[5]。……