乌蒙乌骨鸡TYR基因密码子使用偏好模式特征与进化分析
Analysis of Codon Usage Bias Patterns and Evolution of TYR Gene in Wumeng Black-bone Chickens
摘要[目的]探究乌蒙乌骨鸡酪氨酸酶(tyrosinase,TYR)基因在进化过程中形成的密码子使用模式特征及影响因素,解析不同物种间亲缘进化与密码子使用偏好性的关系,为开展乌骨鸡TYR基因异源高效遗传转化提供借鉴与参考.[方法]以乌蒙乌骨鸡与其他 22个物种的TYR基因CDS为材料,采用CodonW 1.4.4、CUSP、CHIPS、EMBOSS等软件分析该基因密码子使用偏好模式特征;通过中性绘图(Neutrality-plot)和奇偶偏好性(PR2-plot)方法分析造成密码子使用偏好性的可能因素;基于同义密码子相对使用度(relative synonymous codon usage,RSCU)值构建不同物种TYR基因密码子使用偏好性聚类热图,利用ClustalX 1.83和Mega 7.0软件对不同物种TYR基因CDS进行系统进化分析;分别比较乌蒙乌骨鸡TYR基因与小鼠、斑马鱼和大肠杆菌3种模式生物基因组密码子的使用频率.[结果]乌蒙乌骨鸡TYR基因偏好使用的密码子有27个(RSCU>1.0),其中ATC、CTG、AGA、TCT、TCA和ACT为优势密码子(RSCU>1.6),GC3s、GC、ENC和CBI值分别为 50.38%、47.30%、54.57和 0.025,偏好性较弱;鲤科鱼类GC3s和GC含量均高于55%,第3位碱基偏好使用G/C.Neutrality-plot和PR2-plot分析显示,自然选择压力是不同物种TYR基因密码子使用偏好模式特征形成的主要因素.RSCU值聚类热图与CDS系统进化结果不完全一致,2种聚类方法均显示乌蒙乌骨鸡、原鸡和日本鹌鹑等鸡形目TYR基因CDS密码子使用具有相似的偏好性.与小鼠和大肠杆菌相比,斑马鱼更适宜作为乌蒙乌骨鸡TYR基因异源表达系统.[结论]不同物种间TYR基因密码子使用偏好模式特征存在差异,自然选择是其偏好性形成的主要影响因素,模式生物斑马鱼可作为乌蒙乌骨鸡TYR基因功能解析的遗传转化受体.
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