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狐狸PMEL基因密码子使用特性分析

更新时间：2009-03-28

毛色是影响狐狸毛皮品质的重要质量性状，毛色形成主要受黑色素细胞内产生的黑色素种类及其分布情况的影响［1］。研究表明，黑色素的合成和分泌是一项复杂的调控过程，有多种信号分子参与并相互关联［2］。前黑素小体蛋白（PMEL）作为重要的信号分子，通过黑素小体纤维的合成来参与其调控过程［3］。作为黑素小体形成过程中的关键蛋白［4］，前黑素小体蛋白（PMEL）是哺乳动物黑色素合成和沉积重要的前提条件，因此分析PMEL基因的表达机制对动物黑色素机制的研究有重要意义［5］。

一是与外方对接未开发储量单元。由于外方获取的资料有限，在综合分析确定参数取值上依据不足，采油厂技术人员对自己管理的油田认识较外方深入，资料充足，参数取值更切合实际。希望能与外方沟通，共同分析研究，拉近自评估与委托评估在未开发储量上的差距，同时减少未开发储量评估的不确定性因素。

从基因到蛋白质的合成，密码子是联系mRNA和氨基酸的桥梁。已知编码氨基酸的共有61种密码子，共编码20种氨基酸，即每种氨基酸可由1个至多个密码子编码，而这种对应同一氨基酸的密码子称为同义密码子［6］（synonymous codon）。研究表明，同义密码子使用概率是不同的，将基因优先使用的密码子称为最优密码子（optimal codon），此现象称为密码子偏性［7－8］。产生的这种密码子偏性可能与该基因的表达水平、蛋白质结构等相关［9］。因此对PMEL基因进行密码子偏好性分析，不仅能够揭示该基因的表达机制，同时也可为其选择合适的表达系统提供科学依据［10］。本研究通过Usage Codon在线程序和CodonW软件对狐狸PMEL基因的密码子进行偏好性分析，并与不同物种PMEL基因密码子偏好性进行比较，利用SPSS 19.0系统对其同义密码子的相对使用度进行系统聚类分析，为进一步研究该基因的蛋白质表达机制提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 目的基因序列来源

本研究所用的狐狸PMEL基因核苷酸序列由笔者所在实验室自主克隆所得，全长1 977 bp，编码659个氨基酸。其余14个物种PMEL基因的完整mRNA序列数据均来自NCBI上的GenBank数据库（表1）。

 

表1 PMEL基因的完整编码区来源

  

序列登录号 物种 序列长度（bp）NM＿001200054.1 人（Homo sapiens）1 704 2 181 XM＿009425170.2 黑猩猩（Pan troglodytes） 2 787 XM＿017976128.1 猕猴（Callithrix jacchus） 2 164 NM＿021882.4 小鼠（Musmusculus） 2 130 XM＿018048106.1 山羊（Capra hircus） 2 510 NM＿001163889.1 家马（Equus caballus） 1 994 NM＿001080215.2 家牛（Bos taurus） 2 046 NM＿001297728.1 家兔（Oryctolagus cuniculus） 2 134 XM＿003988865.3 家猫（Felis catus） 2 121 NM＿001103216.1 家犬（Canis lupus familiaris） 2 090 XM＿015085136.1 猎豹（Acinonyx jubatus） 2 121 XM＿004773055.2 雪貂（Mustela putorius furo） 2 754 XM＿002916055.2 熊猫（Ailuropoda melanoleuca） 2 220 XM＿007533354.1 刺猬（Erinaceus europaeus）

1.2 目的基因mRNA序列筛选

筛选目的基因mRNA序列原则如下：不同物种与狐狸之间亲缘距离不同；不同物种目的基因mRNA序列完整；该物种还有目的基因完整的基因序列可寻；对于多拷贝基因仅统计1次。

要进一步推进大学生的社会实践,建立完善的社会实践评价机制势在必行。在评价考核的时候,学校应该更加重视学生的实践成果，做好实践活动的评价反馈，使学生能明确自己的不足之处，并在之后的学习中不断完善自己。学校应加强与社会实践单位的沟通，与所在单位负责人进行时时联系,加强对学生社会实践的过程管理，以便切实了解学生的社会实践状况，从而进一步完善学校、学生和实践单位三者间的互动和沟通。

1.3 方法

最明显的特性是狐狸PMEL基因的密码子中RSCU值＞2的有3个密码子，分别是CTG、GTG、TGA。除了TGA终止密码子外，另外2个密码子所占的频率均＞45%，数量也均在30个以上，充分证明了狐狸PMEL基因尤其偏好以G、C结尾的密码子。同时也说明狐狸PMEL基因的亮氨酸、缬氨酸、终止密码子偏好使用的密码子分别是CTG、GTG、TGA。

 

2 结果与分析

2.1 狐狸PMEL基因密码子偏好性

利用Codon Usage在线程序和CodonW软件计算出各物种PMEL基因的密码子偏好性（表4），通过SPSS系统计算出各物种之间的欧式距离系数（表5），从而对各物种PMEL基因的密码子偏好性进行聚类分析得到图1，并与系统发育树建立的动物学分类（图2）进行比较。

氮肥市场方面，国内农业需求基本结束，复合肥采购需求逐渐增多，对尿素形成一定支撑；国际尿素价格上涨，市场挺价信心增强，预计短期内价格将止跌持稳运行，或出现小幅上行。磷肥市场方面，二铵农业需求即将进入旺季，出口市场预计将持续至10月初，加之原料价格处于高位，成本支撑强劲，预计短期内价格或将稳中探涨。钾肥市场方面，氯化钾供给紧俏，烟草、果蔬等经济作物用肥需求即将启动，复合肥企业有潜在采购需求，预计短期内氯化钾将挺价守稳。复合肥市场方面，企业现货库存压力较大，基层仍有潜在农需，原料价格上涨对复合肥成本形成一定支撑作用，预计短期内价格将总体持稳。

所有物种除家牛和小鼠外，GC含量和GC3s值均高于0.5，表明这几个物种 PMEL基因对 G、C均有一定的偏好性。其中，狐狸和家猫的GC含量和GC3s值最为接近，这与系统聚类结果相符。所有物种的FOP值均＜0.5，CBI指数均＞0，表明其中个别的密码子被优越使用，但最佳密码子数较低。

本研究首先利用Usage Codon在线程序对笔者所在实验室自主克隆的狐狸PMEL基因mRNA序列进行相关分析，包括氨基酸使用的各个三联体密码子的数量（number）、频率（frequency）、比例（fraction）。然后运用 CodonW软件计算各个物种CDS区的GC含量（即GC值）、GC3s值（指G＋C在第3位碱基的总量）、相对同义密码子使用度（relative synonymous codon usage，简称 RSCU）、CBI值（指密码子偏爱指数）、FOP值（指最优密码子使用频率）、ENc值（指有效密码子数）。最后用SPSS 19.0系统对所得的15条PMEL基因的RSCU值进行欧式平方距离系数的计算并聚类［11］。在聚类的过程中不考虑色氨酸（Trp）、甲硫氨酸（Met）和3个终止密码子，不同物种基因间的距离规定为同义密码子相对使用度的欧式平方距离［12］。计算2个基因a、b间密码子使用偏性的欧式距离系数公式如下：

 

表2 狐狸PMEL基因密码子偏好性分析

  

（%） 比例 相对密码子氨基酸 密码子 数量（个）频率使用度丙氨酸（Ala）GCG 2.00 3.03 0.04 0.17 GCA 13.00 19.73 0.28 1.11 GCT 15.00 22.76 0.32 1.28 GCC 17.00 25.80 0.36 1.45半胱氨酸（Cys） TGT 3.00 4.55 0.21 0.43 TGC 11.00 16.69 0.79 1.57天冬氨酸（Asp） GAT 13.00 19.73 0.57 1.13 GAC 10.00 15.17 0.43 0.87谷氨酸（Glu） GAG 20.00 30.35 0.65 1.29 GAA 11.00 16.69 0.35 0.71苯丙氨酸（Phe） TTT 5.00 7.59 0.36 0.71 TTC 9.00 13.66 0.64 1.29甘氨酸（Gly） GGG 17.00 25.80 0.27 1.08 GGA 11.00 16.69 0.17 0.70 GGT 16.00 24.28 0.25 1.02 GGC 19.00 28.83 0.30 1.21组氨酸（His） CAT 7.00 10.62 0.54 1.08 CAC 6.00 9.10 0.46 0.92异亮氨酸（Ile） ATA 4.00 6.07 0.18 0.55 ATT 8.00 12.14 0.36 1.09

 

续表2

  

氨基酸 密码子 数量（个） （%） 比例 相对密码子频率使用度ATC 10.00 15.17 0.45 1.36赖氨酸（Lys） AAG 10.00 15.17 0.77 1.54 AAA 3.00 4.55 0.23 0.46亮氨酸（Leu） TTG 6.00 9.10 0.09 0.53 TTA 1.00 1.52 0.01 0.09 CTG 35.00 53.11 0.51 3.09 CTA 4.00 6.07 0.06 0.35 CTT 11.00 16.69 0.16 0.97 CTC 11.00 16.69 0.16 0.97甲硫氨酸（Met） ATG 10.00 15.17 1.00 1.00天冬酰胺（Asn） AAT 7.00 10.62 0.54 1.08 AAC 6.00 9.10 0.46 0.92脯氨酸（Pro） CCG 3.00 4.55 0.05 0.21 CCA 18.00 27.31 0.32 1.26 CCT 17.00 25.80 0.30 1.19 CCC 19.00 28.83 0.33 1.33谷氨酰胺（Gln） CAG 35.00 53.11 0.85 1.71 CAA 6.00 9.10 0.15 0.29精氨酸（Arg） AGG 4.00 6.07 0.16 0.96 AGA 8.00 12.14 0.32 1.92 CGG 5.00 7.59 0.20 1.20 CGA 4.00 6.07 0.16 0.96 CGT 1.00 1.52 0.04 0.24 CGC 3.00 4.55 0.12 0.72丝氨酸（Ser） AGT 7.00 10.62 0.13 0.81 AGC 10.00 15.17 0.19 1.15 TCG 1.00 1.52 0.02 0.12 TCA 8.00 12.14 0.15 0.92 TCT 14.00 21.24 0.27 1.62 TCC 12.00 18.21 0.23 1.38苏氨酸（Thr） ACG 4.00 6.07 0.06 0.24 ACA 23.00 34.90 0.34 1.35 ACT 18.00 27.31 0.26 1.06 ACC 23.00 34.90 0.34 1.35缬氨酸（Val） GTG 30.00 45.52 0.51 2.03 GTA 5.00 7.59 0.08 0.34 GTT 9.00 13.66 0.15 0.61 GTC 15.00 22.76 0.25 1.02色氨酸（Trp） TGG 12.00 18.21 1.00 1.00酪氨酸（Tyr） TAT 7.00 10.62 0.54 1.08 TAC 6.00 9.10 0.46 0.92 End TGA 1.00 1.52 1.00 3.00 TAG 0.00 0.00 0.00 0.00 TAA 0.00 0.00 0.00 0.00

2.2 狐狸PMEL基因ENc和GC含量分析

收集天津某三级甲等综合性大学医院近年来医院接待中心、医保办公室（简称医保办）、便民服务热线、医患沟通座谈会、意见箱、第三方满意度调查中涉及医保相关投诉内容作为PDCA循环管理的依据。

其中ENc值又称为有效密码子数，其范围是20～61之间，越是趋近61意味着密码子偏好性越弱［15－16］。狐狸PMEL基因的ENc值为51.64，表明狐狸PMEL基因在编码氨基酸时出现的频率较为一致。GC3s则表示三联体密码子第3位中的G、C碱基含量在第3位碱基总量中所占的比率［17］。狐狸PMEL基因编码区GC值＞0.5，表明基因在整个编码区序列中G＋C含量＞A＋T含量；GC3s＞0.5，表明PMEL基因偏好使用以G、C结尾的密码子，这与表2结论一致。FOP反映了该基因最优密码子使用频率；狐狸PMEL基因的FOP值达到了0.451（＜0.5）；CBI密码子偏爱指数达到了 0.075，表明其中个别的密码子是优越使用的，与表2结论一致（当CBI＝1，表明所有密码子均为偏向使用，当CBI＝0时，表明其完全随机使用［18］）。

本研究利用CodonW软件计算出狐狸PMEL基因的ENc值、CG3s值、GC值、FOP值和 CBI值分别为 51.64、0.564、0.571、0.451和 0.075（表 3）。

经细过滤器过滤的海水过入脱氧塔，通过真空泵使脱氧塔形成真空，海水中的游离氧在真空条件下从海水中分离出来，使海水中氧的降低于0.01 mg/L。同时，为了提高脱氧塔的脱氧效果，在增压泵到脱氧塔的回流管线上注入脱氧剂，脱氧剂经海水稀释从脱氧塔中部均匀喷撒在塔内。为防止地层结垢在脱氧塔出口管线注入钡锶防垢剂。油田注水各项水质指标[1]要求见表1。

2.3 与其他动物PMEL基因密码子偏好性比较

由表3可知，熊猫ENc值＞55，说明熊猫PMEL基因是低表达基因。从数据可知，除了熊猫外其余14个物种ENc值均在40～55之间，表明狐狸、家犬等的PMEL基因表达水平一般（ENc值＜30可确定为高表达水平）［15］。

由表2可知，狐狸PMEL基因密码子中有34个RSCU值大于1的密码子，其中共有14个以A或T结尾的密码子，包括 GCA、GCT、GAT、GGT、CAT、ATT、AAT、CCA、CCT、AGA、TCT、ACA、ACT、TGA，其余20个均以 G、C结尾，且其密码子频率和数量均有高于以A、T结尾的密码子的趋势。

2.4 基于PMEL基因密码子偏好性的聚类分析

本研究利用Codon Usage在线程序和CodonW软件计算出狐狸PMEL基因密码子偏好性，见表2。其中比例（Fraction值）表示各个密码子在编码该氨基酸的密码子中所占的比例；频率（Frequency值）表示密码子在编码基因的总密码子中出现的频率，即在1 000个密码子中出现的次数［13］。RSCU值是指某一特定的密码子在编码对应氨基酸的同义密码子中的相对概率。当RSCU值＞1时，表明该密码子的使用频率较高［14］。

 

表3 不同物种 PMEL基因的 CBI、FOP、ENc、GC3s、GC值

  

物种 FOP值 ENc值 GC3s值 GC值 CBI值人0.434 51.38 0.536 0.547 0.055黑猩猩 0.401 52.64 0.558 0.551 0.012猕猴 0.420 47.95 0.578 0.555 0.047小鼠 0.436 52.74 0.496 0.550 0.022山羊 0.433 52.20 0.551 0.544 0.044家马 0.419 49.11 0.601 0.586 0.043家牛 0.426 50.25 0.497 0.568 0.014家兔 0.430 54.36 0.518 0.601 0.033家猫 0.434 52.10 0.564 0.565 0.053家犬 0.417 48.37 0.599 0.574 0.038狐狸 0.451 51.64 0.564 0.571 0.075猎豹 0.434 52.17 0.561 0.563 0.053雪貂 0.408 52.44 0.560 0.548 0.020熊猫 0.428 55.23 0.517 0.581 0.026刺猬 0.437 53.72 0.514 0.547 0.046

 
 

表4 不同物种PMEL基因的RSCU值

  

氨基酸 密码子 人 黑猩猩 猕猴 小鼠 山羊 家马 家牛 家兔 家猫 家犬 狐狸 猎豹 雪貂 熊猫 刺猬Ala GCT 1.39 0.89 0.86 1.68 1.06 1.00 1.44 1.33 1.28 0.91 1.28 1.28 0.96 1.21 1.09 GCC 1.39 1.78 1.71 1.12 1.66 1.82 1.38 1.60 1.36 1.55 1.45 1.36 1.60 1.53 1.27 GCA 1.14 1.19 1.33 1.12 1.21 0.91 0.94 0.80 1.19 1.09 1.11 1.19 1.20 0.93 1.45 GCG 0.08 0.15 0.10 0.08 0.08 0.27 0.25 0.27 0.17 0.45 0.17 0.17 0.24 0.33 0.18 Cys TGT 0.43 0.85 0.75 1.18 0.86 0.70 1.06 0.95 0.67 0.65 0.43 0.63 0.79 0.79 0.67 TGC 1.57 1.15 1.25 0.82 1.14 1.30 0.94 1.05 1.33 1.35 1.57 1.37 1.21 1.21 1.33 Asp GAT 1.13 0.80 0.44 0.67 1.03 0.86 0.86 0.95 1.31 0.18 1.13 1.31 0.71 0.90 1.11 GAC 0.87 1.20 1.56 1.33 0.97 1.14 1.14 1.05 0.69 1.82 0.87 0.69 1.29 1.10 0.89 Glu GAA 0.79 1.09 1.13 0.67 0.71 1.08 1.00 0.93 0.69 0.63 0.71 0.75 0.92 0.95 0.96 GAG 1.21 0.91 0.88 1.33 1.29 0.92 1.00 1.07 1.31 1.38 1.29 1.25 1.08 1.05 1.04 Phe TTT 0.75 0.96 0.71 1.00 1.07 0.36 0.92 1.00 0.71 0.71 0.71 0.71 0.79 0.83 1.33 TTC 1.25 1.04 1.29 1.00 0.93 1.64 1.08 1.00 1.29 1.29 1.29 1.29 1.21 1.17 0.67 Gly GGT 1.23 0.27 0.59 1.26 0.91 0.19 1.29 1.18 0.83 0.39 1.02 0.83 0.55 1.45 0.90 GGC 0.92 1.27 1.37 0.97 1.17 1.49 1.00 1.01 1.21 1.37 1.21 1.21 1.31 1.05 1.31 GGA 0.68 1.27 0.98 0.80 0.80 1.21 0.94 0.79 0.76 1.07 0.70 0.76 1.10 0.85 1.06 GGG 1.17 1.20 1.07 0.97 1.12 1.12 0.76 1.01 1.21 1.17 1.08 1.21 1.03 0.65 0.73 His CAT 1.09 0.83 0.76 0.73 0.74 0.53 0.84 0.62 1.00 0.75 1.08 1.00 0.53 0.67 0.91 CAC 0.91 1.17 1.24 1.27 1.26 1.47 1.16 1.38 1.00 1.25 0.92 1.00 1.47 1.33 1.09 Ile ATT 1.13 0.83 0.56 1.14 1.27 0.50 0.50 0.90 0.89 0.60 1.09 0.89 1.14 0.67 1.41 ATC 1.31 1.17 1.50 1.29 1.15 1.50 1.25 1.20 1.44 1.40 1.36 1.44 0.86 1.33 0.88 ATA 0.56 1.00 0.94 0.57 0.58 1.00 1.25 0.90 0.67 1.00 0.55 0.67 1.00 1.00 0.71 Lys AAA 0.84 0.64 0.48 0.94 0.80 0.53 0.86 1.43 0.46 0.53 0.46 0.43 0.59 0.95 0.44 AAG 1.16 1.36 1.52 1.06 1.20 1.47 1.14 0.57 1.54 1.47 1.54 1.57 1.41 1.05 1.56 Leu TTA 0.15 0.28 0.28 0.32 0.26 0.14 0.29 0.18 0.25 0.13 0.09 0.33 0.51 0.32 0.20 TTG 0.85 1.13 1.08 0.32 0.84 1.10 0.29 0.27 0.741.25 0.53 0.66 1.13 0.57 0.80

 

续表4

  

氨基酸 密码子 人 黑猩猩 猕猴 小鼠 山羊 家马 家牛 家兔 家猫 家犬 狐狸 猎豹 雪貂 熊猫 刺猬CTT 0.92 0.66 0.57 1.47 0.65 0.34 1.62 1.45 1.070.46 0.97 1.07 0.82 1.30 0.80 CTC 0.85 1.03 0.62 1.37 1.35 0.83 1.62 1.91 0.99 0.92 0.97 0.99 1.03 1.70 1.00 CTA 0.54 0.75 0.96 0.42 0.26 0.97 0.57 0.64 0.16 0.99 0.35 0.16 0.72 0.49 0.30 CTG 2.69 2.16 2.49 2.11 2.65 2.62 1.62 1.55 2.79 2.24 3.09 2.79 1.79 1.62 2.90 Met ATG 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 Asn AAT 0.88 1.00 0.80 0.56 1.16 0.50 0.27 0.67 0.83 2.00 1.08 0.83 1.33 0.70 1.25 AAC 1.13 1.00 1.20 1.44 0.84 1.50 1.73 1.33 1.17 0.00 0.92 1.17 0.67 1.30 0.75 Pro CCT 1.63 1.19 1.23 1.40 1.74 1.39 1.51 1.18 1.10 1.31 1.19 1.23 1.11 1.10 1.19 CCC 0.94 1.33 1.48 0.91 1.10 1.39 0.79 1.08 1.48 1.31 1.33 1.35 1.24 1.21 1.28 CCA 1.31 1.24 1.23 1.40 1.03 1.17 1.51 1.49 1.23 1.20 1.26 1.29 1.38 1.37 1.36 CCG 0.13 0.24 0.06 0.28 0.13 0.06 0.20 0.26 0.19 0.17 0.21 0.13 0.27 0.33 0.17 Gln CAA 0.49 0.57 0.53 0.78 0.57 0.43 0.85 0.67 0.35 0.58 0.29 0.31 0.64 1.04 0.39 CAG 1.51 1.43 1.47 1.22 1.43 1.57 1.15 1.33 1.65 1.42 1.71 1.69 1.36 0.96 1.61 Arg AGA 2.44 2.20 2.09 1.96 2.21 1.40 2.65 2.14 1.40 1.81 1.92 1.29 1.60 2.04 1.88 AGG 1.33 2.80 3.63 1.62 1.58 3.57 2.51 1.61 1.20 3.06 0.96 1.29 3.50 2.14 0.75 CGT 0.22 0.10 0.00 0.46 0.32 0.13 0.14 0.43 0.60 0.00 0.24 0.64 0.40 0.75 0.00 CGC 0.67 0.30 0.14 0.58 0.79 0.38 0.14 0.54 0.60 0.45 0.72 0.43 0.00 0.32 1.13 CGA 0.22 0.20 0.00 0.69 0.32 0.13 0.14 0.32 1.20 0.34 0.96 1.29 0.20 0.32 0.75 CGG 1.11 0.40 0.14 0.69 0.79 0.38 0.42 0.96 1.00 0.34 1.20 1.07 0.30 0.43 1.50 Ser AGT 0.75 0.48 0.24 1.47 0.76 0.34 1.55 1.22 0.55 0.33 0.81 0.65 0.35 1.05 1.09 AGC 1.59 1.25 1.52 0.53 1.18 1.54 1.06 1.78 1.31 1.67 1.15 1.20 1.47 1.16 1.64 TCT 1.22 1.31 1.28 1.16 1.69 1.11 1.35 1.56 1.96 1.17 1.62 1.85 1.65 1.47 0.98 TCC 1.50 1.43 1.12 1.58 1.52 1.20 1.26 0.67 1.42 1.33 1.38 1.53 1.12 1.37 1.09 TCA 0.75 1.31 1.76 0.95 0.76 1.46 0.58 0.56 0.55 1.33 0.92 0.55 0.94 0.63 1.20 TCG 0.19 0.24 0.08 0.32 0.08 0.34 0.19 0.22 0.22 0.17 0.12 0.22 0.47 0.32 0.00 Thr ACT 1.11 1.29 1.20 1.00 1.06 1.25 0.91 1.20 0.96 1.16 1.06 0.94 0.70 0.76 1.27 ACC 1.23 1.18 0.93 1.33 1.47 1.00 1.45 1.40 1.43 1.29 1.35 1.41 1.48 1.71 1.07 ACA 1.60 1.41 1.73 1.56 1.35 1.38 1.45 1.20 1.55 1.42 1.35 1.53 1.13 0.76 1.53 ACG 0.06 0.12 0.13 0.11 0.12 0.38 0.18 0.20 0.06 0.13 0.24 0.12 0.70 0.76 0.13 Val GTT 0.58 0.61 0.25 0.24 0.75 0.15 0.36 0.80 0.42 0.15 0.61 0.42 0.90 0.80 0.67 GTC 1.04 0.96 1.13 2.35 1.22 0.74 2.18 1.76 0.96 0.89 1.02 0.96 0.98 2.08 0.83 GTA 0.35 1.13 1.00 0.47 0.29 1.63 0.36 0.48 0.60 1.19 0.34 0.60 0.98 0.32 0.75 GTG 2.03 1.30 1.63 0.94 1.74 1.48 1.09 0.96 2.03 1.78 2.03 2.03 1.14 0.80 1.75 Trp TGG 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 Tyr TAT 1.29 0.94 0.44 0.52 1.04 1.33 0.35 0.27 1.14 0.67 1.08 1.00 0.75 0.63 0.92 TAC 0.71 1.06 1.56 1.48 0.96 0.67 1.65 1.73 0.861.33 0.92 1.00 1.25 1.37 1.08

 

表5 不同物种PMEL基因间密码子使用偏性的欧式平方距离系数

  

物种 人 黑猩猩 猕猴 小鼠 山羊 家马 家牛 家兔 家猫 家犬 狐狸 猎豹 雪貂 熊猫黑猩猩8.947猕猴 14.879 3.623小鼠 10.614 12.558 17.937山羊 3.030 6.337 13.276 8.203家马 15.462 4.832 4.753 21.943 14.830家牛 13.395 11.502 14.837 4.761 11.715 20.009家兔 11.194 12.087 18.344 6.378 8.931 21.816 5.212家猫 4.853 10.533 17.026 11.835 4.887 15.561 17.094 13.460家犬 14.336 5.077 5.486 19.752 11.428 8.601 20.147 19.424 15.650狐狸 2.881 10.906 17.277 11.340 3.773 17.563 17.102 13.283 1.826 15.110猎豹 5.166 10.570 16.752 11.222 5.145 15.510 16.412 13.410 0.223 15.628 1.952雪貂 14.713 3.743 6.357 15.923 10.196 7.833 13.771 13.496 14.418 6.026 16.033 14.088熊猫 12.061 10.295 15.875 5.644 8.761 18.511 4.090 4.288 13.189 17.323 13.482 12.905 9.376刺猬 5.636 11.022 18.579 13.342 5.522 19.788 19.599 13.712 6.552 15.753 3.948 6.751 17.275 16.831

 

由表5可知，狐狸、猎豹和家猫之间的距离较小；其中狐狸和家猫之间距离较为接近，仅为1.826。狐狸和与其序列同源性最高的家犬的距离系数＞15。人和黑猩猩的距离差异比人和山羊的距离差异大，提示基于密码子偏性的聚类分析结果与动物学分类不一致［19］。

由图1可知，物种聚为3大类，黑猩猩、猕猴、家马、雪貂、家犬聚为一类；家牛、熊猫、家兔和小鼠聚为一类；人、山羊、刺猬与家猫、狐狸、猎豹聚为一大类。其中，家猫、猎豹和狐狸距离最为接近，聚为一类，该结果与表5结果一致。图1聚类结果同样反映了基于各物种之间的欧式距离系数建立起来的聚类分析与动物学分类不一致。这也反映基于动物密码子偏性的系统聚类法与亲缘关系不一致，例如原本和狐狸同源性很高的家犬［20］，却与狐狸的距离较远，达到了15.110。

3 讨论

通过对狐狸PMEL基因的密码子使用特征的分析，发现狐狸PMEL基因偏好使用以G／C结尾的密码子，存在34个RSCU值＞1的密码子，其中20个为以G、C结尾的密码子，且其密码子数和频率均较高。最显著的特征是存在RSCU值＞2的3个密码子CTG、GTG、TGA，前2者分别是亮氨酸、缬氨酸偏性使用的密码子，两者数量和频率均较高，TGA为狐狸PMEL基因的终止密码子，这与Sun等研究的TGA主要出现于较复杂的真核生物中，尤其是脊柱动物的结果［21］一致。在对比不同物种PMEL基因密码子使用情况后发现，15个物种除了熊猫基因表达水平较低外，狐狸、家猫、家犬和猎豹等14个物种的PMEL基因表达水平为中等。其中，家猫和狐狸各项值最为接近。

基于PMEL基因同义密码子相对使用度的聚类分析结果也显示，狐狸和家猫聚为一类，与同源性较高的家犬未分到一类，即基于密码子偏性的系统聚类分析结果和基于各物种PMEL基因的编码区形成的系统发育树结果不一致。

在权力和情欲的背后——余艳长篇三部曲《后院夫人》解读…………………………………………………………………………龙其林（3.44）

研究表明，由于影响密码子使用的因素众多，引起各物种同一基因密码子使用偏性的原因也各不相同，导致传统分类相近的物种在密码子使用偏性方面也仍存在一定差异［27］。这也说明对物种的分类不应仅限于对碱基序列组成的分析。Ning等研究发现，核苷酸成分、GC3s、基因密码子长度、表达水平、突变压力和自然选择等均对密码子使用偏性的形成具有重要作用［22］。Zhao等研究发现，突变压力和自然选择是影响密码子使用偏性形成的最主要原因［23］。所谓突变压力是指突变对于密码子使用产生影响［24］，主要表现为如果细胞内GC的突变增多，则基因组倾向于使用更多的GC，这时由于密码子的简并性也将倾向于使用更多的GC。刘静也认为，基因组内非编码区GC含量也是表示突变压力方向的一个指标［25］。除此之外，Singh等在研究脑炎病毒的试验中也发现，突变压力是影响核糖核酸病毒密码子使用偏性的一个主要因素［26］。这与Bulmer提出的“选择—突变—漂变”学说中描述的密码子的使用偏性特征与基因组中的突变压力有关的观点一致。因此，造成狐狸和同源性较高的家犬在PMEL基因密码子使用上的结果不同，除了可能与剪接体不同有关外，与自然选择和突变压力也具有较大的关系。同样，狐狸和家猫聚为一类，两者的GC3s和GC含量也最为接近，也说明两者所受到的突变压力几乎是相同的。相较于传统的系统发育分析，本研究中基于PMEL基因同义密码子相对使用度的聚类分析结果更能反映前黑素小体蛋白（PMEL）翻译的遗传信息［27］。

综上所述，通过对比狐狸及其他14个物种PMEL基因密码子使用偏性发现，狐狸PMEL基因偏好使用以G／C结尾的密码子，在密码子偏好的使用上与家猫最相似，聚为一类。该聚类结果不仅明确了不同物种PMEL基因密码子使用特性，在基因工程方面也可用来更准确、更有针对性地指导或提高外源基因在细胞内的表达，为进一步研究PMEL基因的表达机制奠定了一定的基础。

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郑晓宁，李丽莎，李祥龙
《江苏农业科学》 2018年第08期
《江苏农业科学》2018年第08期文献

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