密碼子使用偏性

密碼子使用偏性是指各種生物體偏愛使用同義三聯密碼子（即編碼相同胺基酸的密碼子）的現象。

基本介紹

• 中文名：密碼子使用偏性
• 領域：生物學
• 特點：相關性
• 屬性：簡併性

使用偏性

各種生物差異

由於密碼子的簡併性，每個胺基酸至少對應1種密碼子，最多有6種對應的密碼子。不同物種、不同生物體的基因密碼子使用存在著很大的差異。各種生物體似乎更偏愛使用某些同義三聯密碼子（即編碼相同胺基酸的密碼子）。

例子

在整個酵母基因組中，所有精氨酸的48%由密碼子AGA確定，而其餘五種編碼精氨酸的同義密碼子（CGT，CGC，CGA，CGG，和AGG）則以較低的大致相等的頻率被使用（每種10%左右）。類似地，果蠅以完全不同的密碼子使用偏性編碼精氨酸，即比起其它五種選擇（每一種的出現頻率約為13%）來說，果蠅更傾向於使用密碼子CGC（33%）。

使用模式

偏性原因

從生物學基礎來看，不同的密碼子使用密碼子模式不同的形成可能與基因的GC含量有關。在一些單細胞生物如Escherichia coli、Saccharomyces cerevisiae中，高表達的基因密碼子的使用偏性一般比較大。這些偏好可能與兩個原因有關：一是避免使用類似終止密碼子的密碼子；二是這些偏好能夠有效地翻譯密碼子，因為這些密碼子對應於生物體中非常豐富的tRNA。無論導致這種偏好的原因到底是什麼，不同生物的密碼子使用偏性的差異可以非常大。真實的外顯子一般能反映出這些偏好，而隨機選擇的三聯體序列卻不能。

基因密碼子

研究結果表明，基因密碼子的使用也與基因編碼的蛋白的結構和功能有關。mRNA中的稀有密碼子的使用與蛋白質結構域的連線區和規則二級結構單元的連線區有關，翻譯速率在連線區會降低；同時，在表達具有不同二級結構的蛋白質時，mRNA各區段的翻譯速率有所不同。這些均說明蛋白質摺疊方式與mRNA序列之間存在一定的相關性。研究結果還表明，蛋白質的三級結構與密碼子使用機率有密切的關係，通過對密碼子的聚類分析，可以將具有不同三級結構蛋白質的編碼基因分成不同的類，而具有相似三級結構蛋白的編碼基因則大致聚在同一類中。進一步的研究發現，在不同物種中，類型相同的基因具有相近的同義密碼子使用偏性，對於同一類型的基因由物種引起的同義密碼子使用偏性的差異較小。