细菌直系同源蛋白质及其祖先序列的氨基酸使用偏好性研究

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:mysunmoon
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蛋白质是由基因组中核苷酸序列翻译而来的,故基因组的核苷酸组成会直接影响蛋白质的氨基酸组成。为探明直系同源蛋白质是否受基因组核苷酸组成偏好的影响,查明直系同源蛋白质在核苷酸组成的影响下,蛋白质的功能对其氨基酸的组成是否依然具有较为严格的限制和获知祖先蛋白质的氨基酸组成。本研究通过对69种细菌的直系同源蛋白质的氨基酸组成与全基因组GC%含量的关系研究,对不同功能类别的直系同源蛋白质和祖先序列的氨基酸组成研究,获得以下结论:(1)虽然直系同源基因源于共同祖先,在不同物种中功能相同,所有直系同源蛋白质之间应具有保守的氨基酸组成,但研究表明直系同源蛋白质的氨基酸组成受基因组的核苷酸组成偏好影响。(2)直系同源蛋白质的氨基酸组成不仅由基因水平的突变压力决定,同时还由蛋白质水平的选择压力决定。(3)直系同源蛋白质的保守区序列与完整的直系同源蛋白质序列间的单个氨基酸频率基本没有差异,但是它们在不同物种间的变化范围较之前缩小了。(4)丝氨酸(S),缬氨酸(V),谷氨酸酰胺(Q)和甘氨酸(G)的频率在祖先蛋白质与现存蛋白质中有显著差异,其他各种氨基酸组成并无差异。在现存物种中出现频率高的丝氨酸(S)和谷氨酸酰胺(Q),它们合成所需能量在所有的氨基酸中较低,合成所需步骤最少,由此推测蛋白质的氨基酸组成有向能量节约方向进化的趋势。(5)研究中发现物种亲缘关系远近不同,直系同源蛋白质氨基酸组成也有差异,基因组GC%含量相似的物种,蛋白质不一定具有相似的氨基酸组成;而亲缘关系近的物种间的蛋白质氨基酸组成更相似。可以看出不同物种对密码子的选择是有偏好的。直系同源蛋白质与其它蛋白质一样,受到基因组核苷酸组成偏好的影响,这一结论使我们对直系同源蛋白质的组成有了新的认识。使用直系同源蛋白作为研究对象,在所有物种中所受的蛋白质水平选择压力一致,能够获得真实的基因组核苷酸组成偏好对蛋白质组成的影响。从祖先蛋白质的组成来探讨蛋白质氨基酸组成进化,比在现存物种讨论更真实可靠。研究的结论也为挑选物种材料进行各种生物信息学分析提供了参考。
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