猪FUT2基因密码子使用偏好性分析及优化
猪圆环病毒的基因密码子偏好性分析
猪圆环病毒的基因密码子偏好性分析徐霄;丁天宇;于威;姜永厚;全滟平【期刊名称】《中国预防兽医学报》【年(卷),期】2018(40)6【摘要】为了解不同型猪圆环病毒(PCV)(PCV1、PCV2、PCV3)的密码子使用特点及其主要影响因素,本研究通过生物信息学方法对3个型PCVs的rep和cap两个基因序列的密码子偏好性进行综合分析.结果显示3个型PCVs间、rep与cap 两个基因间、PCVs与宿主间的密码子偏好性均存在明显差异.密码子适应指数(CAI)分析预示3个型PCVs的两个基因在宿主细胞中表达水平低.同义密码子的相对使用频率(RSCU)分析表明PCV1与PCV2具有相似的同义密码子使用模式,而PCV3与PCV1、PCV2存在明显差异,3个型PCVs与宿主的密码子偏好性也存在明显差异.rep基因偏好使用U或G结尾的同义密码子,cap基因偏好使用C结尾的同义密码子.通过中性绘图分析和ENC绘图分析显示,PCV的密码子使用模式受自然选择压力影响大,受突变压力的影响小.本研究为阐明PCV的分子进化规律及病毒对宿主翻译系统的适应性提供重要的实验依据.【总页数】5页(P471-475)【作者】徐霄;丁天宇;于威;姜永厚;全滟平【作者单位】浙江理工大学生命科学学院,浙江杭州310018;浙江理工大学生命科学学院,浙江杭州310018;浙江理工大学生命科学学院,浙江杭州310018;浙江理工大学生命科学学院,浙江杭州310018;浙江理工大学生命科学学院,浙江杭州310018【正文语种】中文【中图分类】S852.65【相关文献】1.猪脂多糖结合蛋白基因(LBP)的密码子偏好性分析 [J], 吴正常;王靖;赵乔辉;朱世平;訾臣;吴圣龙;包文斌2.猪FUT2基因密码子使用偏好性分析及优化 [J], 戴开宇;黄焱杰;吴丽思;包文斌;吴圣龙3.猪蛋白质二硫化物异构酶A4基因克隆及密码子偏好性分析 [J], 张小丹;田兰;龙艳霞;牛熙;许瑶;阮亦麒;李大鹏;冉雪琴;王嘉福;吴娟;杨镜4.猪Claudin家族基因密码子使用偏好性分析 [J], 宗秋芳;黄焱杰;吴丽思;吴圣龙;包文斌5.猪ALCAM基因密码子偏好性分析、蛋白结构功能预测以及组织表达谱检测 [J], 许写;陈瑜哲;杨建生;吴正常;包文斌;吴圣龙因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
密码子偏好性分析
摘 要 脂多糖结合蛋白(lipopolysaccharide-binding protein, LBP)是机体识别革兰氏阴性菌内毒素并启 动免疫反应的关键因子。为了了解 LBP 基因的密码子使用特性，为其选择合适的受体动物以及最佳外源 表达系统提供依据，本研究运用 CHIPS、CUSP 和 CodonW 在线程序分析自主电子克隆的猪(Sus scrofa) LBP 基因(GenBank 登录号: NM-001128435.1)的密码子偏好性，并与猪 8 种抗病相关基因、模式生物基因 组以及其他物种 LBP 基因相比较。结果表明，猪 LBP 基因大部分偏好使用以 G/C 结尾的密码子，27 种偏 好密码子(相对使用度(RSCU)＞1)中偏好性较强的有 GCC、CAC、CTG 和 TCC(RSCU≥2)，而猪 8 种抗病 相关基因有 23 种偏好密码子，全部以 G/C 结尾，并且偏好性较强的密码子有 GCC、ATC、CTG 和 GTG；通 过比较 14 种动物的 LBP 基因密码子偏好性，发现 14 个物种的 LBP 基因表达水平一般，并且都偏好以 G/C 结尾的密码子；聚类分析发现，偶蹄目猪与 2 种食肉目动物(猫(Felis catus)和狗(Canis))聚为一类，与系统 分类关系不一致；在密码子的使用频率上，猪 LBP 基因与小鼠(Mus musculus)基因组的差异小于大肠杆菌 (Escherichia coli)和酵母菌(Saccharomyces)等 2 种模式生物基因组，故小鼠更适合作为该 LBP 基因的外源表 达宿主。本研究结果为 LBP 基因在动物遗传改良中选择合适的受体动物、选择最佳的外源表达系统以及 提高其表达水平提供一定的理论依据。 关键词 猪，脂多糖结合蛋白基因(LBP)，密码子偏好性
密码子优化的思路及方法
活性蛋白整体方案密码子优化的思路及方法密码子优化涉及的优化点可以从基因合成、载体构建、基因转录、mRNA 翻译、翻译后修饰等过程中提取，目的只有一个，就是便于相关过程的高效达成。
以下内容将详细列举优化参数，并对关键参数进行概括描述。
基因合成平衡GC 含量正反向重复序列二级结构表达载体构建目标基因上下文酶切位点基因转录平衡GC 含量平衡CpG 岛SD 序列Kozak 序列TATA 框Chi 位点终止信号隐蔽剪切位点mRNA 翻译及折叠密码子偏好性GC 含量polyA 位点信号mRNA 二级结构mRNA 自由能核糖体绑定位点特定功能的Motif许多motif 在基因表达过程中承担着重要的角色，随着研究的不断开展，功能性motif 也在不断被发现，我们会将其不断地添加到南京德泰生物的密码子优化工具中。
举例如下:∙TATA 框：是构成真核生物的启动子元件之一，位于转录起始点上游-30bp 处，它可以保证转录的正确定位∙SD 序列:作为原核表达的核糖体绑定位点，是翻译必不可少的信号∙Kozak 序列：真核生物中符合Kozak 规则的基因，其转录及翻译效率较好。
∙Chi 序列：在原核生物中能够增加自然重组的几率，可能会影响人工重组蛋白的表达∙隐蔽剪切位点：真核生物中存在大量的隐蔽剪切位点(cryptic splice sites)，一旦被激活，会造成mRNA 的剪接偏离我们的预期。
仔细研究转录、翻译的过程，并不断阅读基础资料及最新研究进展，不断搜集相关的motif 模式，我们南京德泰生物在不断完善密码子优化算法。
在载体设计上，我们要通盘考虑。
当然，部分motif 已经固化到了商业载体上了。
重复序列重复序列过多，会增加基因合成的难度。
反向互补序列也对mRNA 二级结构有重要影响。
活性蛋白整体方案GC含量相对于AT配对需要2个氢键，GC配对是3个氢键，GC含量直接影响着PCR退火温度。
在启动子等保守区域GC含量相对较高。
《密码子偏好性分析》课件
04
通过绘制ENC-GC3s曲线图，分析GC3s含量与密码子 偏好的关系。
密码子使用模式的影响因素
自然选择
自然选择是影响密码子使用模式的主要因素之一，适应环境变化 的基因会逐渐积累优势，导致密码子使用模式的改变。
基因表达水平
高表达的基因往往具有更加简练和一致的密码子使用模式，以降低 翻译过程中的能量消耗和错误率。
在本课件中，我们介绍了密码子偏好性分析的基本概念、 研究方法和应用，包括密码子使用频率的统计、差异分析 、进化分析和生物信息学软件的应用等。
通过案例分析和实际应用，我们展示了密码子偏好性分析 在基因表达调控、基因组进化和生物信息学研究中的应用 价值。
研究展望
01
02
03
04
随着新一代测序技术的发展 ，将会有更多的基因组和转 录组数据可供分析，这将为 密码子偏好性分析提供更多 的数据来源和应用场景。
《密码子偏好性分析 》ppt课件
目录
CONTENTS
• 密码子偏好性概述 • 密码子使用模式分析 • 密码子偏好性与基因表达水平的
关系 • 密码子偏好性与基因功能的关系
目录
CONTENTS
• 密码子偏好性与生物进化的关系 • 总结与展望
01
密码子偏好性概述
密码子偏好性的定义
密码子偏好性是指生物在基因表达过程中，对使 用不同密码子的倾向性。
计算不同基因或物种的Codon Usage Table（密码子 使用表），记录各个密码子的使用频率。
输标02入题
利用RSCU（Relative Synonymous Codon Usage ）值来衡量密码子的偏好性，即将各个密码子的使用 频率标准化，消除氨基酸丰度的影响。
猪圆环病毒2型ORF2基因的原核表达及反应原性分析
成 功 构建 了 Ｐ Ｃ Ｖ２ 一 ＯＲ Ｆ ２原核 表 达载体 ， 实现 了在 大肠埃 希 菌 中的表 达 ， 纯化后 的 复性蛋 白具 有较 好 的反 应
原性， 为猪 圆环病 毒 ２型检 测 方法 建立或 试 剂盒 的开发 奠 定 了基 础 。 关键 词 ： 猪 圆环病 毒 ２型 ； Ｏ Ｒ Ｆ ２基 因； 原 核表 达 ； 反应 原性
中图分类号 ： ￥ ８ ５ ２ ． ６ ５ ９ ． ２ 文 献标 识 码 ： Ａ 文章编 号： １ ０ ０ ７ — ５ ０ ３ ８ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ４ — ０ ０ ０ １ — ０ ６
表达 ６ ｈ ； 采 用 Ｎｉ — ＮＴＡ 树 脂 亲和 层 析 纯 化 重 组 蛋 白 ， 并 用 不 同浓 度 的尿 素 对 纯 化 蛋 白进 行 复 性 。Ｓ ＤＳ ＿
Hale Waihona Puke Ｐ ＡＧＥ分析 表 明 ， 该 ＯＲ Ｆ ２编码 基 因在 大肠埃 希 菌 中得 到表 达 ， 蛋 白大 小约为 ３ ４ ｋ ｕ ； Ｗｅ ｓ ｔ ｅ ｒ ｎ ｂ ｌ ｏ ｔ 检 测 结 果
ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍｉ ｃ ｗａ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｎ ｄ ｒ ｏ ｍｅ ，Ｐ Ｍ Ｗ Ｓ） ，Ｐ ＣＶ ２
转 录方 向相 反 ， ＯＲ Ｆ ３编 码 一 种 病 毒 复 制 所 非 必 需
的非 结 构 蛋 白， 但 是 其 可 以 诱 导 宿 主 细 胞 的 凋 亡［ １ 。 ； ＯＲ Ｆ ４位 于 Ｏ Ｒ Ｆ ３基 因 的 内部 ， 编 码 方 向 与
猪瘟病毒E2基因密码子优化后在昆虫细胞中的表达
猪瘟病毒E2基因密码子优化后在昆虫细胞中的表达范学政;徐璐;王琴;赵启祖;宁宜宝;陈锴【摘要】将猪瘟病毒E2基因密码子改造后,克隆入pFastBac1质粒载体,经转座、转染后构建重组杆状病毒.并对表达产物进行鉴定分析.结果:E2基因改造后与设计序列一致;成功获得了重组杆状病毒(BAC/SE2M),采用猪瘟E2单抗WH303进行Western-blot和ELISA鉴定,证明:表达的CSFV E2蛋白特异性好,纯化后的E2蛋白,可用于猪瘟抗体检测试剂盒的开发.【期刊名称】《中国兽医杂志》【年(卷),期】2011(047)005【总页数】3页(P3-5)【关键词】猪瘟病毒;E2基因;密码子优化;杆状病毒【作者】范学政;徐璐;王琴;赵启祖;宁宜宝;陈锴【作者单位】中国兽医药品监察所猪瘟参考实验室,北京海淀100081;中国兽医药品监察所猪瘟参考实验室,北京海淀100081;中国兽医药品监察所猪瘟参考实验室,北京海淀100081;中国兽医药品监察所猪瘟参考实验室,北京海淀100081;中国兽医药品监察所猪瘟参考实验室,北京海淀100081;中国兽医药品监察所猪瘟参考实验室,北京海淀100081【正文语种】中文【中图分类】S852.65+1猪瘟(CSF)是由猪瘟病毒(CSFV)引起的猪的一种高度接触性传染病,给养猪业造成了巨大的经济损失。
CSFV E2糖蛋白,既是研究新型疫苗的主要对象,也是建立CSFV 血清学检测方法的首选抗原[1-2]。
目前E2基因已在多个表达系统中进行表达,并且利用表达产物作为CSFV ELISA诊断抗原和亚单位疫苗进行了探索[3-4]。
有文献报道,密码子的使用频率会严重影响基因的表达量,如果对密码子进行优化,则可能改善表达效果[5-6]。
经软件分析,CSFV E2基因在昆虫细胞中使用频率≤20%的密码子高达85处,是否影响表达效果尚不清楚。
本试验将猪瘟病毒E2基因进行改造,构建重组杆状病毒,获得分泌型抗原,为抗体检测试剂盒的开发奠定物质基础。
《2024年密码对的使用与基因组进化》范文
《密码对的使用与基因组进化》篇一一、引言随着生物信息学和遗传学的快速发展，密码子使用与基因组进化已成为研究人员关注的热点问题。
本篇论文将主要探讨密码子使用的技巧、原则及其实践应用，同时结合基因组进化过程的遗传特征与影响因素，以期为相关领域的研究提供理论支持和实践指导。
二、密码子的使用1. 密码子的基本概念密码子是指mRNA上决定氨基酸的三个连续核苷酸。
由于密码子的多样性，使得蛋白质的合成具有丰富的可能性。
密码子的使用对于基因表达和蛋白质功能至关重要。
2. 密码子使用的技巧与原则（1）偏好性密码子使用：不同生物物种、基因和组织在不同情况下可能偏爱使用特定的密码子。
理解密码子的偏好性对于提高基因表达的效率和准确度具有重要意义。
因此，科学家在进行遗传工程和基因改造时，应尽量选择偏好性高的密码子。
（2）避免稀有密码子：某些密码子在基因组中出现的频率较低，这些被称为稀有密码子。
为了避免翻译过程中的错误和缺陷，研究人员在编写基因序列时应该避免使用过多的稀有密码子。
（3）同义密码子选择：具有相同氨基酸翻译功能的密码子称为同义密码子。
尽管它们的功能相同，但在不同生物或同一生物的不同条件下，某些同义密码子的使用频率可能更高。
这主要取决于基因表达效率、稳定性以及翻译速度等因素。
因此，在选择同义密码子时，应综合考虑这些因素。
三、基因组进化1. 基因组进化的概念基因组进化是指生物在漫长的进化过程中，其基因组结构和功能发生的一系列变化。
这些变化包括基因的突变、重组、插入、删除等，最终导致生物种群在形态、生理和行为等方面的差异。
2. 基因组进化的影响因素（1）突变：突变是基因组进化的主要驱动力之一。
它可能导致蛋白质功能改变、新基因的产生或现有基因的丢失等。
因此，突变对生物的进化具有重要意义。
（2）自然选择：自然选择是生物进化的另一个关键因素。
它通过环境压力和生物间的竞争关系，筛选出适应特定环境的个体，从而推动种群的进化。
（3）遗传重组：遗传重组包括染色体变异、基因重组等过程，它们可以产生新的遗传组合，为生物进化提供更多的可能性。
两株猪圆环病毒2型ORF2基因的克隆和序列分析
两株猪圆环病毒2型ORF2基因的克隆和序列分析何逸民;罗玉均;潘全会;吴翠花;曹宗喜;孔留五;李少方;张桂红【期刊名称】《动物医学进展》【年(卷),期】2007(28)11【摘要】根据GenBank中猪圆环病毒2型(PCV-2)ORF2基因序列,设计一对引物,从分离的PCV-2 GZ株、HN株的细胞培养物中扩增出ORF2基因(702 bp).将此基因片段克隆入pMD18-T载体,筛选获得重组质粒pMD-ORF2,并对其测序.结果表明,所克隆的ORF2基因与其他PCV-2的ORF2基因核苷酸序列同源性在90.6%～99.6%之间,推导的氨基酸序列同源性在88.9%～98.7%之间.【总页数】4页(P4-7)【作者】何逸民;罗玉均;潘全会;吴翠花;曹宗喜;孔留五;李少方;张桂红【作者单位】华南农业大学兽医学院,广东广州,510642;华南农业大学兽医学院,广东广州,510642;华南农业大学兽医学院,广东广州,510642;华南农业大学兽医学院,广东广州,510642;华南农业大学兽医学院,广东广州,510642;华南农业大学兽医学院,广东广州,510642;华南农业大学兽医学院,广东广州,510642;华南农业大学兽医学院,广东广州,510642【正文语种】中文【中图分类】S852.659.2【相关文献】1.7株猪圆环病毒2型ORF2基因的克隆及序列分析 [J], 程伟;张志;吴发兴;张燕霞;李晓成;陈德坤2.猪圆环病毒2型四川分离株ORF2基因的克隆与序列分析 [J], 杨泽晓;刘宁;王印;姚学萍;张彦明;杨增岐;汪开毓;韩茜3.猪圆环病毒2型广东分离株ORF2基因的克隆和序列分析 [J], 沈海燕;刘志成;郭慧霞;周恒;朱余军;张春红4.猪圆环病毒2型辽宁分离株ORF2基因的克隆与序列分析 [J], 关淼;刘丽霞;沈国顺5.两株不同来源的猪圆环病毒1型ORF2基因的克隆与序列分析 [J], 张福良;孙丽华;宋长绪;杨鸣琦;郝永清;刘燕玲;武占银因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
东串猪FUT2基因CDS扩增、序列分析及组织表达谱检测
东串猪FUT2基因CDS扩增、序列分析及组织表达谱检测钦伟云;甘丽娜;赵呈祥;喻礼怀;包文斌;吴圣龙【摘要】猪α-（1，2）岩藻糖转移酶2（FUT2）基因为鞘糖脂生物合成—球系列通路中的重要基因，可能在断奶仔猪抵抗大肠杆菌 F18侵染过程中发挥着调控作用。
为探究猪 FUT2基因的序列结构及其生物学功能，试验采用 PCR扩增得到地方猪品种东串猪 FUT2基因的 CDS 全序列，进而预测和分析 FUT2基因的蛋白质序列及其功能区域，同时对其在8头35日龄东串断奶仔猪11个组织中的表达水平进行检测与分析。
结果显示，FUT2基因的 CDS 序列全长为1023 bp，共编码340个氨基酸，FUT2蛋白为脂溶性的亲水蛋白，蛋白结构不稳定，该蛋白存在1个跨膜螺旋结构，但不存在信号肽，表明 FUT2蛋白为膜蛋白；FUT2蛋白存在2个 N-糖基化位点（185和305位氨基酸），无 O-糖基化位点，此外该蛋白还存在14个潜在的磷酸化位点，包括6个 Ser、2个 Thr 和6个 Tyr，对其功能区域进行分析发现，FUT2蛋白存在1个超级家族保守结构域：FUT1-FUT2-like （58－319位氨基酸）；系统进化树结果显示，猪与牛的亲缘关系相对较近，与人、黑猩猩、大鼠和小鼠等亲缘关系相对较远；FUT2基因在东串断奶仔猪11个组织中均有表达，在消化道和免疫组织中表达水平较高。
试验结果推测 FUT2基因在断奶仔猪抵抗大肠杆菌 F18中可能具有一定的作用，且可能是通过合成岩藻糖转移酶间接发挥其抵抗大肠杆菌 F18的作用。
%Porcine alpha(1,2)fucosyltransferase (FUT2)gene was importance in glycosphingo-lipid biosynthesis-globo series, potentially played a regulatory role during Escherichia coli (E .coli)F18 infection process in weaned piglets.In order to explore sequence structure of por-cine FUT2 gene and its biological function,this test amplified FUT2 gene CDS sequence of Dong-chuan pigsby PCR,forecasted and analyzed the protein sequences and functional regions of FUT2 gene,its expression level was detected in 11 tissues of 8 Dongchuan weaned piglets in 35 days old at the meantime.The results showed that the CDS sequence of FUT2 gene was 1 023 bp,which encoded 340 amino acids.FUT2 protein was fat-soluble hydrophilic protein,which the structure was not stable,including a transmembrane helix structure,but without signal peptide that sug-gested the FUT2 protein was a membrane protein;FUT2 protein included 2 N-glycosylation sites (No.185 and No.305 amino acids),without O-glycosylation sites,there were 14 potential phos-phorylation sites,included 6 Ser,2 Thr and 6 Tyr,analyzing the functional regions found that the FUT2 protein had a superfamily of conserved domains:FUT1-FUT2-like (58-319 amino acids).The phylogenetic tree result showed that the relative relationship between swine and cat-tle was relatively close,but was distant from chimpanzee,human,mouse andrat.FUT2 gene was expressed in all 11 tissues of Dongchuan weaned piglets,there were higher expression in di-gestive tract and immune tissues.The present results suggested that FUT2 gene might play a role to resistance to E .coli F18 in weaned piglets,and might indirectly againstE .coli F18 through the synthesis of fucosyltransferase.【期刊名称】《中国畜牧兽医》【年(卷),期】2017(044)001【总页数】11页(P1-11)【关键词】猪;FUT2基因;蛋白结构与功能;表达谱【作者】钦伟云;甘丽娜;赵呈祥;喻礼怀;包文斌;吴圣龙【作者单位】扬州大学，江苏省动物遗传繁育与分子设计重点实验室，扬州225009;扬州大学，江苏省动物遗传繁育与分子设计重点实验室，扬州 225009;扬州大学，江苏省动物遗传繁育与分子设计重点实验室，扬州 225009;扬州大学，江苏省动物遗传繁育与分子设计重点实验室，扬州 225009;扬州大学，江苏省动物遗传繁育与分子设计重点实验室，扬州 225009; 江苏省种猪繁育和健康养殖工程技术研究中心，扬州 225009;扬州大学，江苏省动物遗传繁育与分子设计重点实验室，扬州 225009; 江苏省种猪繁育和健康养殖工程技术研究中心，扬州225009【正文语种】中文【中图分类】Q78断奶仔猪腹泻是集约化、规模化猪场中一种十分常见的疾病，大肠杆菌F18(Escherichia coli F18, E. coli F18)是仔猪腹泻病最常见和最重要的病原菌之一，给养猪业造成了巨大的经济损失[1-2]。
猪瘟病毒流行毒株E2基因密码子优化及在酵母中的高效表达
猪瘟病毒流行毒株E2基因密码子优化及在酵母中的高效表达韩雪清;刘湘涛;张永国;张涌;谢庆阁【期刊名称】《微生物学报》【年(卷),期】2003(043)005【摘要】密码子的偏嗜性是影响基因异源表达的重要参数之一,优化密码子序列能够提高外源基因的表达水平.野生型猪瘟病毒E2基因在毕赤酵母中的表达量较低,为了提高E2基因在毕赤酵母中的表达水平,利用PCR基础上的定点突变技术将E2基因上的毕赤酵母低利用密码子突变为其高利用率的简并密码子.结果表明,替换野生型E2基因上24个酵母低利用密码子后,E2基因在酵母中表达水平有较显著提高,表明通过密码子优化提高E2基因在毕赤酵母中的表达这一策略是成功的.【总页数】9页(P560-568)【作者】韩雪清;刘湘涛;张永国;张涌;谢庆阁【作者单位】中国农业科学院兰州兽医研究所,农业部畜禽传染病重点实验室,兰州,730046;中国农业科学院兰州兽医研究所,农业部畜禽传染病重点实验室,兰州,730046;西北农林科技大学生物工程研究所,杨凌,712100;西北农林科技大学生物工程研究所,杨凌,712100;中国农业科学院兰州兽医研究所,农业部畜禽传染病重点实验室,兰州,730046【正文语种】中文【中图分类】Q789【相关文献】1.猪瘟流行毒株E2基因主要抗原区的原核高效表达 [J], 朱小甫;董志强;朱辉;张文丽;乔琦;吴旭锦;陈德坤2.密码子优化的乙型肝炎病毒C基因在毕赤酵母中的高效表达 [J], 刘蓉;冯志敏3.猪瘟病毒E2基因的定点突变、在大肠杆菌中的高效表达及表达产物的免疫原性[J], 余兴龙;涂长春;徐兴然;张茂林;陈义祥;刘伯华4.猪瘟病毒E2基因密码子优化后在昆虫细胞中的表达 [J], 范学政;徐璐;王琴;赵启祖;宁宜宝;陈锴5.猪瘟病毒HL-LY地方株E2基因在毕赤酵母中的高效表达 [J], 于晓龙;张海峰;宋岩;李一经因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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中国畜牧兽医2018,45(7) :18S3-1872China Animal Husbandry &Veterinary Medicinedoi: 10.16431%. cnki. 1671-7236.2018.07.017猪fT7T2基因密码子使用偏好性分析及优化戴开宇、黄焱杰、吴丽思、包文斌1!，吴圣龙1!"(1.扬州大学动物科学与技术学院，江苏省动物遗传繁育与分子设计重点实验室，扬州225009;2.江苏省现代农业（生猪）产业技术体系良种繁育创新团队，扬州225009)摘要：为了揭示猪）"，2)岩藻糖转移酶2C F U T2)基因密码子使用特性并提高其在外源宿主内的表达量，本研究综合运用E M B O S S E x p l o r e r网站和C o d o-W软件包分析了猪P X7T2基因的密码子使用偏好性的相关参数，并与3种模式生物（大肠杆菌、酵母菌和果蝇）基因组密码子使用模式进行比较，最后参照与之最为相近的模式生物基因组密码子使用方式，利用J C a t和O P T I M I Z E R两个密码子优化网站对猪P X7T2基因密码子进行优化’结果显示，猪P X7T2基因表达水平不高，存在2)种偏好密码子，且这2)种偏好密码子中有23种以G/C结尾；猪P X7T2基因与果蝇基因组密码子使用模式的差异小于大肠杆菌和酵母基因组，表明果蝇更适合猪F U T2基因的外源表达；根据果蝇基因组密码子使用模式优化猪F U T2基因密码子，优化后其适应指数有了明显提高，而整体G C含量没有明显变化，说明在理论上猪F U T2基因优化成功。
本研究从翻译水平上揭示了猪P X7T2基因的密码子使用特性，为其在遗传改良中选择最佳外源表达系统及提高其在宿主细胞内的表达水平提供一定的理论依据。
关键词：猪小U T2基因；密码子使用偏好性；密码子优化中图分类号：S813.3文献标识码：A文章编号：1671-7236(2018)07-1863-10Analysis a n d Optimization of C o d o n U s a g e Bias of Porcine FUT2G e n eD A I Kaiyu1，H U A N G Yanjie1，W U Lisi1，B A O W e n b i n1，，W U Shenglong1，"(1. Key Laboratory frr Animal Genetics，Breeding，Reproduction and Molecular Design o fJiangsu Province，Yangzhou University，Yangzhou 225009? China;2. Seed-Breeding and Innovation Team o f Jiangsu Province Modern Agriculture {Swine')Industry Technical System，Yangzhou 225009，China)Abstract：T o r e veal t h e c o d o n u s a g e p a t t e r n of p o r c i n e c r(1，2)f u c o s y l t r a n s f e r a s e 2 (F U T2)g e n ea n d i n c r e a s e its e x p r e s s i o n level in e x o g e n o u s h o s t,c o d o n u s a g e bias pg e n e w a s a n a l y z e d u s i n g C o d o n W a n d E M B O S S E x p l o r e r,a n d t h e n c o m p a r e d it w i t h Drosophila，y e a s t a n d Escherichia coii g e n o m e s. F i n a l l y,a c c o r d i n g to t h e m o s t closely c o d o n u s a g e p a t t e r n ofm o d e l o r g a n i s m,t h e p o r c i n e FUT2g e n e c o d o n w a s o p t i m i z e d u s i n g J C a t a n d O P T I M I Z E R. T h eresults s h o w e d t h e e x p r e s s i o n level of p o r c i n e FUT2g e n e w a s l o w，n d it h 23of w h i c h b i a s e d to e n d w i t h G/C at t h e t hird position. T h e differences in c o d o n u s a g e f r e q u e n c yb e t w e e n p o rc i n e FUT2g e n e a nd Drosophila ge n o m e w e r e less t h a n t h o s e in Escherichia coii a n dy e a s t g e n o m e s,w h i c h p r o v e d Drosophila w a s m o r e suitable for e x p r e s s i n g t h e p o r c i n e FUT2g e n et h a n Escherichia coil a n d yeast. T h e Drosophila g e n o m e w a s e m p l o y e d to o p t i m i z e p o r c i n e FUT2g e n e. T h e c o d o n a d a p t a t i o n i n d e x of o p t i m i z e d p o r c i n e FUT2g e n e w a s significanw h i l e t h e G C c o n t e n t of its C D S s e q u e n c e w a s n o t o b v i o u s l y c h a n g e d,indicati收稿日期：2018-01-30基金项目：国家自然科学基金（31572360、31372285);江苏省农业三新工程（S X G C[2017]302);扬州大学中青年学术带头人资助作者筒介:戴开宇（1995-)，男，江苏盐城人，硕士生，研究方向：猪抗病育种，E-mail: Kaiyudai® 163. c o m"通信作者：吴圣龙（1963-)，男，江苏泰兴人，博士，研究员，博士生导师，研究方向：猪抗病育种，E-mail: pigbreed@163. c o m1864中国畜牧兽医45卷FUT2 gene was successfully optimized in theory. This research revealed the codon usage patternof porcine FUT2 gene from the translation level, and provided theoretical basis for selecting the best exogenous expression system and improving the expression level of the porcine F host cells.Keywords: porcine ;F U T2 gene; codon usage bias; codon optimization遗传密码子可以将生物遗传信息翻译成拥有生 理功能的蛋白质，编码天然蛋白质20种基本氨基酸 的密码子共有61种，每种氨基酸可由1'6个密码 子编码，这些密码子称为同义密码子。
同义密码子 在编码氨基酸时使用频率并不完全相同的现象被称 为密码子偏好性（cod0n u s ag e b i as，C U B)[1]。
目前，密码子偏好性分析已成功运用到转基因研究中，在转基因研究过程中通常需要进行基因的外源表达，但是由于目的基因和受体基因组的密码子使用模式存在差异，容易引起甲基化，从而引起转基因表 达量较低甚至不表达[2]，而分析目的基因与宿主基 因组密码子使用模式的差异，在不改变氨基酸序列的前提下，以宿主基因组的密码子使用模式为参照，优化目的基因的密码子，可以大幅度提高外源基因在宿主细胞中的表达量[34]。
产肠毒素性大肠杆菌（E T E C)是造成断奶仔猪 腹泻高发的主要病原菌，F18大肠杆菌（£. c〇Zt F18)属于产肠毒素大肠杆菌中的重要成员，可通过 其表面的黏附素吸附且定居在猪小肠上皮细胞的表 面，之后大量繁殖并产生肠毒素进人小肠上皮细胞内，促使小肠上皮细胞分泌大量液体进人肠腔，引起 肠道水盐代谢的紊乱，导致断奶仔猪出现腹泻和脱水等病理症状，严重者可引起死亡[5]。
研究表明，猪 !(1，2)岩藻糖转移酶2(F U T2)基因参与H-2"-fuc-(1-2)--Ga!(1-4)-GlcNAc)血型抗原结构的形成，而该抗原结构正是F18大肠杆菌受体的最小抗原决定簇[6];钦伟云等[7]研究发现，F U T2基因可能 是通过合成岩藻糖转移酶间接发挥其抵抗F18大 肠杆菌的作用；此外，F U T2基因还参与断奶仔猪体 内一些寡糖链的合成，形成糖脂、磷脂、糖磷脂、黏蛋 白等，以及作用于机体各种信号的传递及抗原识别过程，其中黏蛋白在维持肠道稳定及机体炎症过程中有重要作用[88]。
由此表明，F U T2基因可以影响 猪肠道与F18大肠杆菌的黏附能力，与断奶仔猪抵 抗F18大肠杆菌密切相关。
目前，对于F U T2基因 的研究大多集中在其与F18大肠杆菌抗性关系上，从密码子角度报道F U T2基因在翻译进程中的调控机制和调节自身表达水平的文献较少，而密码子偏好性分析及基于密码子偏好性分析基础上的密码 子优化，对于了解某一特定基因在转录和翻译水平上的调控机制、预测外源基因的最适宿主及通过改良外源基因以提高其表达水平方面有重要的生物学 意义。