密码子使用偏性

密码子使用偏性指的是生物体在遗传过程中对特定同义三联密码子的偏好现象。这一现象在不同物种和生物体中普遍存在，且表现出显著的差异。

生物差异

密码子的简并性使得每个氨基酸至少对应一种密码子，最多可达六种。然而，不同物种和生物体的基因密码子使用情况存在巨大差异。例如，在整个酵母基因组中，约48%的精氨酸由密码子AGA编码，而其他五种编码精氨酸的同义密码子（CGT，CGC，CGA，CGG，和AGG）的使用频率相对较低，大约均为10%。相比之下，果蝇更倾向于使用密码子CGC来编码精氨酸，其使用频率高达33%，而其他五种密码子的使用频率约为13%。

形成机制

密码子使用偏性的形成可能与基因的GC含量有关。在一些单细胞动物如埃希氏菌属 coli、Saccharomyces cerevisiae中，高表达的基因密码子的使用偏性通常较大。这些偏好可能是为了避免使用类似于终止密码子的密码子，或者是因为这些密码子对应于生物体内丰富度较高的转运RNA（tRNA），从而有利于有效的翻译过程。尽管导致这种偏好的具体原因尚不清楚，但不同生物之间的密码子使用偏性差异很大。真实存在的外显子往往反映了这些偏好，而随机选取的三联体序列则无法体现。

蛋白质结构影响

研究表明，基因密码子的使用与其编码的蛋白质的结构和功能密切相关。mRNA中的稀有密码子的使用与蛋白质结构域的连接区以及规则二级结构单元的连接区有关，这会导致翻译速率在连接区降低。此外，当表达具有不同二级结构的蛋白质时，mRNA的不同区域的翻译速率也会有所变化。这些发现表明，蛋白质的折叠方式与mRNA序列之间存在一定的关联。进一步的研究显示，蛋白质的三级结构与密码子使用概率有着密切关系。通过聚类分析，可以将具有不同三级结构的蛋白质的编码基因分为不同的类别，而具有相似三级结构的蛋白质的编码基因则倾向于聚集在同一类别中。此外，不同类型基因在不同物种间的同义密码子使用偏性较为接近，而同一类型基因在不同物种间的同义密码子使用偏性的差异较小。

参考资料

密码子使用偏性的分析方法介绍.zhihu.2024-11-01

密码子的简并性及偏好性.360doc.2024-11-01

密码子偏性在密码子优化过程中有多重要？如果不考虑密码子偏性会怎么样？.zhihu..2024-11-01