哺乳动物TRPM1密码子使用偏性及其聚类分析

摘要：瞬时受体势M亚基1（Transient receptor potential melastatin 1，TRPM1）是一种非选择性离子通道，主要通透Ca2+等二价金属阳离子。利用CodonW软件对15种哺乳动物TRPM1基因序列进行分析，比较了同义密码子相对使用度形成的聚类和编码区形成的系统发育树。结果表明，哺乳动物TRPM1基因对GCC、CAC、ATC、CTG、AAC、CCC、CAG、TCC、GTG和TAC密码子的使用存在偏好性，但终止密码子的使用不存在种属差异。密码子偏爱指数、有效密码子数、GC含量和密码子第三位的GC含量均能影响哺乳动物TRPM1基因所用密码子。两种聚类结果显示，由编码区形成的系统发育树能更准确反映物种间的亲缘关系。

关键词：哺乳动物；TRPM1；密码子偏好性；聚类分析

中图分类号：O755 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）20-5378-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.20.054

Abstract： Transient receptor potential melastatin-1 is a kind of nonselective cation channels，mainly through a divalent metal cations such as Ca2+. CodonW software was applied to analyze sequences of TRPM1 gene in 15 kinds of mammals，comparing clustering of relative synonymous codon usage and phylogenetic tree of coding region. The result showed that GCC，CAC，ATC，CTG，AAC，CCC，CAG，TCC，GTG and TAC were found to have the use of codon usage bias，but there is no difference between species in the use of termination codon. Codon bias index，effective number of codon，GC-content and G+C content of the third codon position can affect the codon usage of TRPM1 gene in mammals. The two kinds of clustering results show that phylogenetic tree of coding region more accurately reflect the genetic relationship between the species.

Key words： mammal； TRPM1； codon bias； cluster analysis

mRNA作为蛋白质合成的模板，是通过三联密码来实现与蛋白质的联系。三联密码子的个数为64，其中编码20种氨基酸的密码子有61个，每种编码蛋白质的氨基酸至少被1种密码子编码，每种氨基酸最多可被6种密码子编码，如亮氨酸（TTA、TTG、CTT、CTC、CTA和CTG）和精氨酸（AGA、AGG、CGT、CGC、CGA和CGG）。编码同一氨基酸的密码子称为同义密码子。从mRNA到蛋白质的过程中，同义密码子的使用概率并不一致[1，2]，某一物种或某一基因会有使用一种或几种特定的同义密码子的倾向，这些密码子即为最优密码子，该种使用倾向即为密码子偏性[3]。对于密码子偏性的影响因素的报道有很多，如基因的表达水平[4，5]、翻译起始效应[6，7]、碱基的组分[8]、某些二核苷酸出现的频率[9，10]、GC含量[11，12]、基因长度[13]、tRNA的丰度[14，15]、蛋白质的结构[16]、蛋白质疏水水平[17]及密码子-反密码子间的结合能力[18]等都会在一定程度上影响密码子的使用。

瞬时受体势（Transient receptor potential）基因首先于果蝇突变体的光感受器中发现[19]，已被成功克隆[20]。Trp基因编码一種通透Ca2+的阳离子通道，并将该阳离子通道命名为瞬时受体点位（TRP）[21]。TRP存在于多种哺乳动物组织中，参与基因转录、肌肉收缩、递质释放以及细胞增殖、分化、凋亡和死亡等生理功能[22]。根据编码氨基酸序列的不同，TRP基因超家族可分为：TRPA、TRPC、TRPN、TRPM、TRPML、TRPP和TRPV 7个家族，还包含多个亚型[4，5]。其中TRPM家族仅在哺乳动物体内进行表达，该家族含有8种亚基：TRPM1～TRPM8，这些亚基能在体内形成同聚体或异聚体通道。该家族共有结构：较长的N末端及C末端，且一些亚基的C末端存在完整的酶结构域，这也构成了该家族最大的结构特点[23]。瞬时受体势M亚基1（Transient receptor potential melastatin 1，TRPM1）属于一种非选择性离子通道，主要通透Ca2+等二价金属阳离子[24，25]，是最先被发现的TRPM家族成员[26]。研究表明，该基因的表达与黑色素瘤的恶性程度呈负相关，在机体中可能行使肿瘤抑制因子的作用[27]，而且在新生黑色素表皮中，该基因的表达与黑色素含量也相关，对正常黑色素细胞的着色有重要影响，已被认定是潜在的色素变异基因，和纯白色表型显著相关[28]。

关于密码子偏性的研究大多集中在确定其影响因素上，鲜有对一些重要功能基因及物种进化关系的分析报道[29]。本研究以TRPM1基因作为研究对象，分析并比较了不同哺乳动物密码子使用偏性和影响因素，再通过两种方法构建该基因的建物种进化关系，以期为TRPM1基因分类、结构和功能的研究提供理论依据。

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