13种哺乳动物OTR 密码子使用偏性及其聚类分析
张之一，陈 蕾，薛慧良，徐金会，徐来祥
【摘 要】摘要：目的 研究13种哺乳动物催产素受体基因(OTR)密码子使用偏性，并探讨其影响因素；通过对偏性情况进行聚类分析，研究其与系统发育的关系.方法 计算RSCU，CBI，ENC等密码子偏性指标，与可能的几种影响因素做相关性分析，采用SPASS 15.0软件，以相对同义密码子使用度为变量对偏性情况进行聚类分析.结果与结论 1)CUG，GUG，GCC，UUC，AUC，CGC为哺乳动物OTR使用频率较高的密码子；2)密码子第3位碱基的GC含量是影响哺乳动物OTR密码子偏性的主要因素，基因的GC含量次之，而芳香族氨基酸的含量和蛋白疏水水平对其密码子使用偏性的影响不大；3)对于功能相同的基因，亲缘关系相近的物种密码子使用偏性指标较接近，但某些物种仍有一定差异.
【期刊名称】北华大学学报（自然科学版） 【年(卷),期】2012(013)001 【总页数】5
【关键词】哺乳动物；OTR；密码子偏性；聚类分析 【文献来源】
https://www.zhangqiaokeyan.com/academic-journal-cn_journal-beihua-university-
natural-science_thesis/0201247761043.html
已知生物体的遗传信息从mRNA到蛋白质的过程是由三联体密码子传递的，每种氨基酸都至少对应1种密码子，最多的对应6种密码子.因此，生物遗传进化的信息必然会体现在编码其蛋白质的cDNA序列上.
编码同一种氨基酸的密码子称为同义密码子.多种研究结果表明：不论是原核生
物还是真核生物，同义密码子的使用概率是不均衡的，即存在密码子使用偏性现象，这种现象的影响因素有很多，如碱基组分链内配对规则[1]、GC含量[2]、基因长度[3]、氨基酸组分[4]、tRNA丰度[5]、蛋白质结构[6]、蛋白质疏水水平[7]等，各因素之间可能会产生叠加或消除效应.
以往的研究认为：不同物种密码子使用模式不同，同一物种的基因可能采取相似的密码子选择策略[8].近年来，学者们已对密码子使用偏性进行了大量研究，发现不同功能的基因密码子使用偏性存在较大差异[9]，然而针对相同功能的基因在不同物种中密码子使用偏性的研究还少见报道.而且，目前的研究大多集中在密码子使用偏性影响因素的确定上，并没有对一些重要功能的基因与物种进化关系进行相应的分析.
本文以催产素受体(oxytocin receptor，OTR)基因作为研究对象，分析其密码子使用偏性及影响因素，并对这种偏性特征进行聚类分析.OTR是神经递质——催产素(oxytocin，OT)发挥特异性生理作用的受体，与OT结合后可通过多种信号转导途径在配偶选择、交配、哺乳、分娩等过程中发挥重要的生理作用[10-11].
1 材料和方法
1.1 序列数据来源
所用哺乳动物的基因资料来自Genbank(http：//www.ncbi.nlm.nih.gov)，13种哺乳动物包括灵长目的人、黑猩猩、白颊长臂猿、白鬓狨、猕猴、食蟹猴、松鼠猴，偶蹄目的水牛、羊、野猪，兔形目的家兔，啮齿目的大鼠、小鼠，其OTR均为完整的cDNA 序列. 1.2 密码子偏性分析指标
衡量密码子偏性指标采用相对同义密码子使用度(Relative Synonymous Codon Usage，RSCU)[12]、密码子偏爱指数(Codon Bias Index，CBI)[13]、有效密码子数(Effective Number of Codon，ENC)[14]等.以上偏性指数由CodonW1.3计算(John Peden 编写).
将供试基因的GC含量、密码子第3位碱基的GC含量(GC3)、芳香族氨基酸比例、蛋白疏水水平等与CBI，ENC进行统计学上的相关性分析. 1.3 聚类分析
利用MEGA 4对13条cDNA序列进行系统发育树的构建，同时，利用SPSS 15.0系统多元分析软件对序列的密码子使用偏性进行聚类，对结果进行比较分析.
2 结果与分析
2.1 密码子使用偏性分析
ENC值是描述密码子使用偏离随机选择的程度，能反映密码子家族中同义密码子非均衡使用的偏好程度.各物种的ENC值见表1.
13种哺乳动物的ENC值在20～61之间，越靠近20偏性越强.由表1不难看出：除大、小鼠的ENC值在40左右外，其余物种的ENC值均远离61，而更接近于20，表明同义密码子有明显的非均衡使用现象.
同义密码子理论上使用频率相同，但在实际使用过程中是有非随机性的，RSCU即是实际观察值与理论期望的比率.RSCU 的大小反映了同义密码子家族的密码子使用偏移情况，它去除了氨基酸组成对密码子使用的影响，如果密码子的使用没有偏性，则密码子RSCU值为1.如果RSCU值大于1，表明该密码子为使用相对较多的密码子，反之亦然.本文对每个密码子的RSCU值进行筛选，
13种哺乳动物OTR密码子使用偏性及其聚类分析
