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蛋白表達之密碼子分析（稀有密碼子）
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蛋白表達之密碼子分析 在蛋白表達研究中，一般都會看重選擇合適的表達載體、標簽和宿主系統(tǒng)，而往往忽視基因序列本身是否與目標載體和宿主系統(tǒng)為最佳適配這樣一個實質性問題�；虻淖顑�(yōu)表達可以通過對基因的重新優(yōu)化和合成來實現(xiàn)，如替換掉稀有密碼子而利用最優(yōu)密碼子，RNA二級結構最優(yōu)，調整GC含量，避免部分限制性酶切位點，避免一些復雜結構（發(fā)卡、重復結構）刪除一些元件等。以下就這些問題加以說明。 密碼子偏好與基因表達 在蛋白質組中各種基因的表達水平與密碼子偏好性（codon bias)（部分文獻稱為“偏倚”或“偏愛”）存在著某種關系：含有不常使用的密碼子（后面簡稱：稀有密碼子）的基因傾向于較低水平的表達，無論根據(jù)mRNA 表達或蛋白質水平的分析都是如此。到目前為止，世界上有很多的學者科學家對生物密碼子表的利用情況統(tǒng)計并開發(fā)了在線的密碼子處理系統(tǒng)，例如http://www.kazusa.or.jp/codon/ 該系統(tǒng)中密碼子頻率庫容量都是幾千個CDS序列統(tǒng)計得到的，極少數(shù)比較稀有的宿主系統(tǒng)CDS序列由于比較少統(tǒng)計的不是很全面。通過密碼子適應指數(shù)（或稱為密碼子偏倚值）CAI（codon adaptation index）來判定密碼子是否最優(yōu)。當基因的密碼子偏倚值為0.25或更低時（如大多數(shù)基因），mRNA水平與蛋白質水平的相關性很差。對大多數(shù)高表達的基因(密碼子偏倚值>0.5的基因），mRNA水平與蛋白質水平的相關性要高很多。很多公司開發(fā)的在線密碼子優(yōu)化系統(tǒng)，通過該優(yōu)化系統(tǒng)進行密碼子使用情況分析以及優(yōu)化。 稀有密碼子是怎么導致蛋白的低水平表達的。 密碼子偏好性表 第二位堿基 U C A G 人類 第一位堿基 UUU (17.6) UCU (15.2) UAU (12.2) UGU (10.6) UUC (20.3) UCC (17.7) UAC (15.3) UGC (12.6) UUA (7.7) UCA (12.2) UAA (1.0) UGA (1.6) UUG (12.9) UCG (4.4) UAG (0.8) UGG (13.2) 第一位堿基 CUU (13.2) CCU (17.5) CAU (10.9) CGU (4.5) CUC (19.6) CCC (19.8) CAC (15.1) CGC (10.4) CUA (7.2) CCA (16.9) CAA (12.3) CGA (6.2) CUG (39.6) CCG (6.9) CAG (34.2) CGG (11.4) 第一位堿基 AUU (16.0) ACU (13.1) AAU (17.0) AGU (12.1) AUC (20.8) ACC (18.9) AAC (19.1) AGC (19.5) AUA (7.5) ACA (15.1) AAA (24.4) AGA (12.2) AUG (22.0) ACG (6.1) AAG (31.9) AGG (12.0) 第一位堿基 GUU (11.0) GCU (18.4) GAU (21.8) GGU (10.8) GUC (14.5) GCC (27.7) GAC (25.1) GGC (22.2) GUA (7.1) GCA (15.8) GAA (29.0) GGA (16.5) GUG (28.1) GCG (7.4) GAG (39.6) GGG (16.5) 小鼠 第一位堿基 UUU (17.2) UCU (16.2) UAU (12.2) UGU (11.4) UUC (21.8) UCC (18.1) UAC (16.1) UGC (12.3) UUA (6.7) UCA (11.8) UAA (1.0) UGA (1.6) UUG (13.4) UCG (4.2) UAG (0.8) UGG (12.5) 第一位堿基 CUU (13.4) CCU (18.4) CAU (10.6) CGU (4.7) CUC (20.2) CCC (18.2) CAC (15.3) CGC (9.4) CUA (8.1) CCA (17.3) CAA (12.0) CGA (6.6) CUG (39.5) CCG (6.2) CAG (34.1) CGG (10.2) 第一位堿基 AUU (15.4) ACU (13.7) AAU (15.6) AGU (12.7) AUC (22.5) ACC (19.0) AAC (20.3) AGC (19.7) AUA (7.4) ACA (16.0) AAA (21.9) AGA (12.1) AUG (22.8) ACG (5.6) AAG (33.6) AGG (12.2) 第一位堿基 GUU (10.7) GCU (20.0) GAU (21.0) GGU (11.4) GUC (15.4) GCC (26.0) GAC (26.0) GGC (21.2) GUA (7.4) GCA (15.8) GAA (27.0) GGA (16.8) GUG (28.4) GCG (6.4) GAG (39.4) GGG (15.2) 家蠶 第一位堿基 UUU (15.3) UCU (12.7) UAU (13.9) UGU (8.7) UUC (24.0) UCC (12.0) UAC (22.0) UGC (11.3) UUA (13.1) UCA (13.0) UAA (1.4) UGA (0.6) UUG (15.8) UCG (11.0) UAG (0.6) UGG (11.7) 第一位堿基 CUU (11.5) CCU (14.0) CAU (10.3) CGU (9.8) CUC (14.6) CCC (11.7) CAC (13.8) CGC (10.5) CUA (8.8) CCA (13.6) CAA (18.7) CGA (7.0) CUG (18.4) CCG (13.0) CAG (17.4) CGG (5.4) 第一位堿基 AUU (18.6) ACU (15.6) AAU (20.5) AGU (10.3) AUC (20.7) ACC (14.2) AAC (24.9) AGC (12.5) AUA (15.9) ACA (15.9) AAA (34.0) AGA (14.1) AUG (23.4) ACG (11.9) AAG (28.4) AGG (8.9) 第一位堿基 GUU (16.8) GCU (25.3) GAU (25.6) GGU (21.7) GUC (16.7) GCC (19.7) GAC (28.8) GGC (18.8) GUA (12.4) GCA (14.6) GAA (36.0) GGA (21.4) GUG (19.4) GCG (13.5) GAG (26.2) GGG (7.7) 酵母 第一位堿基 UUU (26.1) UCU (23.5) UAU (18.8) UGU (8.1) UUC (18.4) UCC (14.2) UAC (14.8) UGC (4.8) UUA (26.2) UCA (18.7) UAA (1.1) UGA (0.7) UUG (27.2) UCG (8.6) UAG (0.5) UGG (10.4) 第一位堿基 CUU (12.3) CCU (13.5) CAU (13.6) CGU (6.4) CUC (5.4) CCC (6.8) CAC (7.8) CGC (2.6) CUA (13.4) CCA (18.3) CAA (27.3) CGA (3.0) CUG (10.5) CCG (5.3) CAG (12.1) CGG (1.7) 第一位堿基 AUU (30.1) ACU (20.3) AAU (35.7) AGU (14.2) AUC (17.2) ACC (12.7) AAC (24.8) AGC (9.8) AUA (17.8) ACA (17.8) AAA (41.9) AGA (21.3) AUG (20.9) ACG (8.0) AAG (30.8) AGG (9.2) 第一位堿基 GUU (22.1) GCU (21.2) GAU (37.6) GGU (23.9) GUC (11.8) GCC (12.6) GAC (20.2) GGC (9.8) GUA (11.8) GCA (16.2) GAA (45.6) GGA (10.9) GUG (10.8) GCG (6.2) GAG (19.2) GGG (6.0) 大腸桿菌 第一位堿基 UUU (24.4) UCU (13.1) UAU (21.6) UGU (5.9) UUC (13.9) UCC (9.7) UAC (11.7) UGC (5.5) UUA (17.4) UCA (13.1) UAA (2.0) UGA (1.1) UUG (12.9) UCG (8.2) UAG (0.3) UGG (13.4) 第一位堿基 CUU (14.5) CCU (9.5) CAU (12.4) CGU (15.9) CUC (9.5) CCC (6.2) CAC (7.3) CGC (14.0) CUA (5.6) CCA (9.1) CAA (14.4) CGA (4.8) CUG (37.4) CCG (14.5) CAG (26.7) CGG (7.9) 第一位堿基 AUU (29.6) ACU (13.1) AAU (29.3) AGU (13.2) AUC (19.4) ACC (18.9) AAC (20.3) AGC (14.3) AUA (13.3) ACA (15.1) AAA (37.2) AGA (7.1) AUG (23.7) ACG (13.6) AAG (15.3) AGG (4.0) 第一位堿基 GUU (21.6) GCU (18.9) GAU (33.7) GGU (23.7) GUC (13.1) GCC (21.6) GAC (17.9) GGC (20.6) GUA (13.1) GCA (23.0) GAA (35.1) GGA (13.6) GUG (19.9) GCG (21.1) GAG (19.4) GGG (12.3) |
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