SARS-CoV-2与SARS病毒基因组中密码子使用的比较

Comparative analysis of codon usage in the genomes of SARS-CoV-2 and SARS virus

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摘要目的:分析冠状病毒基因中密码子的进化和变异.方法:运用生物信息学方法和生物统计学方法,对新型冠状病毒(SARS-CoV-2)和非典病毒(SARS)基因中密码子使用的偏好性和密码子的上下文关系进行比较分析.结果:两种病毒密码子的使用都存在显著的偏好性(RSCU值的变化为0.10～2.67),且偏好使用的密码子(偏爱密码子)和避免使用的密码子(稀有密码子)基本是一致的;通过相关性分析发现在两种病毒中密码子适应性指数(CAI)与密码子第三位点的GC含量(GC3)呈显著的负相关性,但SARS-CoV-2的负相关性更强(SARS-CoV-2:R2=0.76,P＜0.001;SARS:R2=0.48,P＜0.001),随着CAI的增大,GC3降低由于CAI是反映基因表达水平的参数,即高表达基因偏好低GC3的同义密码子.比较偏爱密码子和稀有密码子的上下文关系,发现偏爱密码子与稀有密码子各位点的核苷酸组分存在显著差异,这种差异性表现为在密码子不同位点GC和AT的显著区别,反映了GC含量对同义密码子使用偏爱性的约束.结论:SARS-CoV-2和SARS病毒基因组GC含量、密码子的上下文关系、密码子各位点核苷酸的组分、基因的表达水平是影响密码子偏爱性的重要因素,研究结果对SARS-CoV-2和SARS病毒基因组的进化和变异的研究具有参考意义.