论文摘要
目的密码子偏爱性分析已成为多种学科研究的热点问题与前沿方向。在医学病毒学的研究领域里,密码子偏爱性分析常用来了解不同病毒株间进化关系,明确它们之间的遗传特性,进而为疾病的防控与疫苗的研制方面提供重要的理论基础。本课题分析六种人冠状病毒（HCoV:SARS-CoV、MERS-CoV、HCoV-229E、HCoV-NL63、HCoV-OC43、HCoV-HKU1）的密码子偏爱性,了解它们之间的进化关系;又分析不同宿主间高致病性冠状病毒（SARS-CoV、MERS-CoV）的密码子偏爱性及它们的进化关系,以明确高致病性冠状病毒的遗传特性,为其防控提供重要的理论依据。同时利用分子克隆技术构建高致病性冠状病毒不同长度的S蛋白（SARS-S、SARS-S1、SARS-RBD、MERS-S1、MERS-RBD）的真核表达重组质粒,为进一步S蛋白表达及功能研究奠定一定的理论基础。方法本研究,从NCBI下载了所需的冠状病毒基因编码序列（CDS）,使用Lasergene子程序EditSeq保存截取的蛋白编码序列;使用EMBOSS子程序CUSP计算密码子Frequency值;CodonW计算密码子ENC、GC、GC3S、RSCU值。使用ENC、RSCU指标,衡量密码子偏好性;用ENC-Plot、中性绘图分析、PR2分析、聚类分析的方法,分析密码子偏爱性的影响因素,以及它们之间的进化关系。同时,我们利用分子克隆技术构建高致病性冠状病毒不同长度的S蛋白（SARS-S、SARS-S1、SARS-RBD、MERS-S1、MERS-RBD）的真核表达重组质粒。结果1.六种HCoV密码子偏爱性分析结果显示:各蛋白ENC平均值均接近61;通过RSCU平均值的分析,找出了六种HCoV各蛋白间的偏爱性密码子（RSCU>1）与非偏爱性密码子（RSCU<1）,其中各HCoV偏爱性密码子均以A、U结尾的密码子为主;ENC-Plot结果显示,六种HCoV各蛋白几乎落在了相似区域,且远离标准曲线;中性绘图分析结果显示,六种HCoV所有蛋白斜率（b）除HCoV-NL63斜率较大（0.7267）,其他斜率均较小;奇偶规则分析结果显示,大部分基因落在了左下方。另外,基于结构蛋白S与非结构蛋白ORF1ab的密码子偏爱性聚类结果显示,在S蛋白上,HCoV-OC43、HCoV-NL63、HCoV-229E聚为一起;而HCoV-HKU1、SARS-CoV、MERS-CoV聚在了一起;ORF1ab结果显示,SARS-CoV、HCoV-NL63、HCoV-229E、HCoV-OC43、HCoV-HKU1聚在了一起,MERS-CoV单独聚为一类。2.SARS-CoV与SARSr-CoV密码子偏爱性比较及聚类分析结果显示:两者各蛋白有效密码子数目（ENC）平均值均接近61;SARS-CoV编码的各蛋白偏爱的密码子（RSCU>1）个数在20-27之间,SARSr-CoV编码的各蛋白偏爱的密码子（RSCU>1）个数在17-30之间,并且两者皆以A、U结尾的密码子为主;其中,AUU、ACU为SARS-CoV的12种蛋白共有的偏爱密码子,而GGG、UGG、CUG、AUC、AUG为非偏性密码子。另,CUU为SARSr-CoV的12种蛋白共有的偏爱密码子,而GGG、UGG、AGC、CGG为非偏性密码子;ENC-Plot结果显示,两者几乎落在了相似区域,且远离标准曲线;中性绘图分析结果显示,SARS-CoV与SARSr-CoV的S、ORF1a两蛋白的斜率均较小;奇偶规则分析结果显示,大部分基因落在了左下方。基于密码子偏爱性的聚类分析结果显示,在S蛋白上,SARSr-CoV/RSYN2013/Yunnan、SARSr-CoV/RS/WIVI1/Yunnan/2013、SARSr-CoV/Rs/WIV16/Yunnan/2013三株与SARS-CoV进化关系最为密切。而RS7327、RS9401、RS4084、RS4231、RS4874这5株新报道的SARSr-CoV同样可与SARS-CoV聚为一类;而新近发现的RS4081、RS4255、AS6526、RS4237、RS4247、Rf4092这6株SARSr-CoV则与华南地区（香港、广西）发现的SARSr-CoV聚为一类;云南株YNLF31C、YNLF34C、RS3367与中国西南（贵州、广西）、华中（湖北）、华北（河北）、东北（吉林）发现的病毒株聚在了一起,同时,地域相邻的山西、陕西则单独聚为一类。而非结构蛋白ORF1a的聚类分析发现,云南蝙蝠中发现的SARSr-CoV均与可以感染人和果子狸的SARS-CoV聚在了一起,同时,该分支同时包括了来自于贵州、广西、湖北的毒株。而香港报道的SARSr-CoV毒株与SARS-CoV差异较大,与一株来自湖北的毒株共同聚为一类。中国中北部地区的山西、陕西、河北、湖北、吉林的SARSr-CoV则共同聚为一类。3.MERS-CoV密码子偏爱性分析及聚类分析结果显示:Human-MERS-CoV和Camel-MERS-CoV的ENC平均值均接近61;Human-MERS-CoV编码的各蛋白偏爱的密码子（RSCU>1）个数在29-31之间,Camel-MERS-CoV编码的各蛋白偏爱的密码子（RSCU>1）个数在29-32之间,并且两者皆以A、U结尾的密码子为主;其中,UUU、UUG、CUU、AUU、UCU、CCU、CAU、AAU、GAA、CGU、AGU、AGG、GGU为Human-MERS的11种蛋白共有的偏爱密码子,而UUC、CUC、CUA、AUC、GUC、GUA、UCC、CCC、ACC、ACG、GCC、UAC、CAC、GAC、UGC、CGC、CGA、AGC为Human-MERS的11种蛋白共有的非偏性密码子。另,UUU、UUA、UUG、AUU、GUG、UCU、UCA、CCU、CCA、ACU、ACA、GCU、GCA、UAU、CAA、GAA、UGU、AGU、AGA、AGG、GGU为Camel-MERS-CoV的11种蛋白共有的偏爱密码子,而UUC、CUC、CUA、AUC、AUG、GUC、UCG、CCC、CCG、ACC、ACG、GCC、GCG、UAC、UAG、UCC、CAC、CAG、GAG、UGC、UGG、CGC、CGA、CGG、AGC、GGG为Camel-MERS-CoV的11种蛋白共有的非偏性密码子;ENC-Plot结果显示,两者几乎落在了相似区域,且远离标准曲线;中性绘图分析结果显示,Human-MERS-CoV与Camel-MERS-CoV各蛋白中均较小。奇偶规则分析结果显示,大部分基因落在了左下方。聚类分析结果显示,2012-2018年,Camel-MERS-CoV偏爱性与Human-MERS-CoV相似,几乎在每条蛋白上都可看到两者聚在一起的流行株。而MERS-CoV ORF8b蛋白的密码子偏爱性相对稳定并单独聚为一类,即Human-MERS-CoV与Camel-MERS-CoV单独聚类。但从流行时间的内部去剖析,发现2017年的Camel-MERS-CoV流行株,在许多内部蛋白中（E、ORF1a、ORF1ab、ORF4a、ORF5、ORF8b）,都聚在了距离其他年份（2012-2016）较远的位置;其中,在E和ORF1ab两种蛋白中,其与2011年Bat-MERS-CoV很好地聚在了一起;同时2017年Camel-MERS-CoV在S、M、ORF4b蛋白上,又和Human-MERS-CoV聚为了一类。而在Human-MERS-CoV中,除了ORF1ab与ORF8b两种蛋白之外,2018年的Human-MERS-CoV与Camel-MERS-CoV（2012-2016）均具有极其相近的聚类关系;同时更有趣的是,在MERS-CoV的ORF4b蛋白中,2015-2017年,各年份下Human-MERS-CoV和Camel-MERS-CoV均聚为一起。4.本研究利用分子克隆技术成功构建出高致病性冠状病毒S蛋白（SARS-S、SARS-S1、SARS-RBD、MERS-S、MERS-S1、MERS-RBD）的真核表达重组质粒。结论1.六种HCoV的密码子偏爱性均较弱,偏爱性密码子均以A、U结尾为主;六者在进化过程中受自身突变与自然选择双重因素影响,且以自然选择为主;由4个密码子编码的氨基酸的第3位碱基中,C和T（嘧啶）的使用频率高于G和A（嘌呤）,其中,高致病性冠状病毒（SARSr-CoV、MERS-CoV）嘧啶、嘌呤均使用,而普通HCoV（HCoV-229E、HCoV-NL63、HCoV-HKU1、HCoV-OC43）几乎不使用G和A（嘌呤）;密码子偏爱性的聚类分析结果显示,六者的聚类关系与基于它们的基因组的进化树结果不同。2.SARS-CoV与SARSr-CoV密码子偏性较弱,且偏爱的密码子均以A、U结尾为主。两者在进化过程中同时受自身突变和自然选择双重因素影响,其中,以自然选择为主;由4个密码子编码的氨基酸的第3位碱基中,C和T（嘧啶）的使用频率高于G和A（嘌呤）,且其频率存在显著偏倚;SARSr-CoV的密码子偏爱性与它们的地理位置有关,相近地区的SARSr-CoV能较好的聚类;云南蝙蝠SARSr-CoV可能是SARS-CoV、及其他地区SARSr-CoV重要的天然基因库;云南SARSr-CoV跨物种感染人的可能性需要引起我们的重视。3.Human-MERS-CoV与Camel-MERS-CoV的密码子偏爱性均较弱,两者偏爱的密码子以A、U结尾为主;两者在进化过程中同时受自身突变和自然选择双重因素影响,其中,以自然选择为主。PR2分析结果显示,密码子的第三位C和T（嘧啶）的使用频率高于G和A（嘌呤）,且其频率存在显著偏倚。同时,基于密码子偏性的聚类分析发现,Human-MERS-CoV偏爱性与Camel-MERS-CoV相似,两者进化关系比较相近。2017年,Camel-MERS-CoV可能发生了变异。近三年ORF4b蛋白,Human-MERS-CoV与Camel-MERS-CoV具有极其相近的聚类关系;而ORF8b两者又单独聚类,呈现出密码子偏性比较稳定的聚类特征。因此,ORF4b与ORF8b可能是我们防控MERS的关键蛋白。4.本研究利用分子克隆技术成功构建出高致病性冠状病毒不同长度的S蛋白（SARS-S、SARS-S1、SARS-RBD、MERS-S、MERS-S1、MERS-RBD）的真核表达重组质粒,为进一步S蛋白表达及功能研究奠定一定的理论基础,能够为进一步S蛋白表达及功能研究奠定一定的理论基础。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 田明明
导师: 刘奇
关键词: 高致病性冠状病毒,密码子,偏爱性,重叠,重组质粒
来源: 大理大学
年度: 2019
分类: 基础科学,医药卫生科技
专业: 生物学,生物学,基础医学
单位: 大理大学
基金: 国家自然科学基金委,项目编号:No.81660337,项目编号:No.81703573,云南省教育厅项目,项目编号:No.2015Y383
分类号: R373;Q78
DOI: 10.27811/d.cnki.gdixy.2019.000068
总页数: 97
文件大小: 9306K
下载量: 763
相关论文文献
- [1].巨桉叶绿体基因组密码子偏好性分析[J]. 广西植物 2019(12)
- [2].两种梧桐叶绿体基因组密码子使用偏性分析[J]. 广西植物 2020(02)
- [3].密码子使用偏好性对生物钟基因表达模式及功能的影响[J]. 生物学教学 2020(03)
- [4].基于转录组数据分析药用真菌猪苓密码子使用偏好性[J]. 药学学报 2020(05)
- [5].马尾松转录组密码子使用偏好性及其影响因素[J]. 林业科学 2020(04)
- [6].云南蓝果树叶绿体基因组密码子偏好性分析[J]. 西北林学院学报 2020(04)
- [7].乳油木叶绿体基因组密码子偏好性分析[J]. 分子植物育种 2020(17)
- [8].美国红梣叶绿体基因组密码子偏好性分析[J]. 江苏农业科学 2020(15)
- [9].遗传密码子的起源——从能量转化到信息化[J]. 生物多样性 2017(01)
- [10].寨卡病毒基因组密码子偏爱性分析[J]. 基因组学与应用生物学 2017(02)
- [11].中东呼吸综合征冠状病毒结构蛋白与附属蛋白编码基因密码子偏爱性分析[J]. 病毒学报 2016(04)
- [12].川贝母转录组密码子使用偏好性分析[J]. 中国中药杂志 2016(11)
- [13].密码子偏性分析方法及茶树中密码子偏性研究进展[J]. 茶叶通讯 2016(02)
- [14].高中生物教学中“一”的辨析[J]. 中学生物教学 2017(05)
- [15].基因科学新发现:所有密码子都可能成为起始密码子[J]. 飞碟探索 2017(04)
- [16].植物抗病基因密码子使用特性分析[J]. 山东农业大学学报(自然科学版) 2013(04)
- [17].木兰科叶绿体基因组的密码子使用特征分析[J]. 中国农业科技导报 2020(11)
- [18].落叶松-杨栅锈菌基因组密码子使用偏好分析[J]. 菌物学报 2020(02)
- [19].茶树密码子使用偏性分析方法及其研究进展[J]. 分子植物育种 2020(05)
- [20].小球藻叶绿体基因组密码子偏好性分析[J]. 分子植物育种 2020(17)
- [21].秋茄叶绿体基因组密码子使用偏好性分析[J]. 森林与环境学报 2020(05)
- [22].铁核桃叶绿体基因组密码子偏好性分析[J]. 分子植物育种 2020(20)
- [23].茄腐镰孢(Fusarium solani)线粒体基因组密码子偏好性分析[J]. 基因组学与应用生物学 2015(11)
- [24].长春花密码子使用偏好性分析[J]. 中国中药杂志 2016(22)
- [25].密码子使用偏性量化方法研究综述[J]. 基因组学与应用生物学 2013(05)
- [26].红豆杉属基因的密码子偏性分析[J]. 湖北农业科学 2013(10)
- [27].多杀性巴氏杆菌的遗传密码子偏好性初步分析[J]. 黑龙江畜牧兽医 2012(09)
- [28].鸡七号染色体上的最优密码子[J]. 畜牧与饲料科学 2012(07)
- [29].牛乳蛋白的遗传密码子使用频率分析[J]. 中国兽医学报 2011(02)
- [30].密码子偏性的影响因素及研究意义[J]. 畜牧与饲料科学 2010(01)
标签：高致病性冠状病毒论文; 密码子论文; 偏爱性论文; 重叠论文; 重组质粒论文;