橄欖轉錄組密碼子使用偏好性及其影響因素

賴瑞聯 馮 新 陳 瑾 鐘春水 陳義挺 吳如健

(福建省農業科學院果樹研究所，福建福州 350013)

密碼子是生物體遺傳和變異的基本單元，生物體中，一種氨基酸一般對應多個密碼子，稱為同義密碼子，而生物體基因編碼氨基酸對同義密碼子的選擇并非完全隨機，存在密碼子使用偏好性(codon usage bias，CUB)[1]。 物種之間[2-3]、器官之間[4]、細胞核基因和細胞器基因之間[5]、基因家族成員之間[6]均存在不同的密碼子使用偏好模式，但一般認為近緣物種密碼子使用偏好性相對一致。大量研究表明，生物體對同義密碼子的選擇不改變其蛋白質種類，但會影響蛋白質的翻譯效率，且在長期進化過程中，突變的最優密碼子往往更傾向存在于高表達的基因和具有豐富多態性的位點中，從而保持密碼子選擇的有效性[7-9]。

密碼子使用偏好性是突變壓力和自然選擇2種作用力相互平衡的結果，但作用力的主成分卻往往不一致[10-11]，如柑橘[12]、白花蠅子草[13]和云杉[14]等主要是自然選擇的結果，咖啡[15]主要受突變壓力，而玉米[16]、菊花[17]和二穗短柄草[18]被認為是2種因素共同作用的結果。研究表明，密碼子使用偏好性的形成還與基因長度、基因功能、基因表達水平[19]、內含子數量[20]、蛋白親水性[19]、mRNA 二級結構[21]、tRNA 豐度[22]等有關。此外，在基因異源表達和遺傳轉化過程中，目標基因與宿主基因組之間的密碼子使用偏好性差異也會導致基因甲基化或表達沉默，根據宿主基因組密碼子使用偏好性優化和改造目標序列密碼子，對異源轉化試驗的順利開展也具有重要意義[23]?！?br>