mRNA序列、結(jié)構(gòu)、能量和蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的相關(guān)性

1、mRNA序列、結(jié)構(gòu)、能量和蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的相關(guān)性除了編碼氨基酸序列以外，mRNA序列還攜帶了其它的結(jié)構(gòu)信息，如密碼子偏好，二級結(jié)構(gòu)等。本文將從多個角度統(tǒng)計分析mRNA序列和蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的相關(guān)性。論文分為 4 個部分。第一部分：為了更好地統(tǒng)計分析mRNA序列和蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)之間的相關(guān)性， 我們建立了一個新的完整序列結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫，IADE數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫由兩部分組成， 一部分為 IADE1 數(shù)據(jù)庫，包含了氨基酸序列和對應(yīng)的蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)信息，另一部分為IADE2 數(shù)據(jù)庫，包含了 mRNA序列，氨基酸序列和蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)信息。IADE1和 IADE2數(shù)據(jù)庫分別包含2269 條和 648 條蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域

2、序列。第二部分：基于 IADE 數(shù)據(jù)庫，我們研究了mRNA的 stem loop 結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計相關(guān)性。我們使用RNAstrucutre3.6程序折疊 mRNA序列的二級結(jié)構(gòu)。統(tǒng)計結(jié)果揭示出蛋白質(zhì)的規(guī)則結(jié)構(gòu)(alpha 螺旋和 beta 折疊 ) 傾向于被 mRNA的 stem 區(qū)域編碼，而無規(guī)則結(jié)構(gòu) (coil) 傾向于被 mRNA的 loop 區(qū)域編碼。為了獲得更好的統(tǒng)計效果， 我們定義了結(jié)構(gòu)字， 即能夠體現(xiàn)二級結(jié)構(gòu)特征的 4 氨基酸片段，當(dāng)考慮了結(jié)構(gòu)字 (SWs)以后，這種傾向更加明顯。統(tǒng)計顯著性分析表明蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)和 mRNA的 stem loop 結(jié)構(gòu)之間的統(tǒng)計相關(guān)性是

3、相當(dāng)顯著的，不能解釋為隨機擾動的影響。我們進一步分析了 mRNA片段 stemloop 博 : 論文 :11RNA 序列、結(jié)構(gòu)、能量和蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的相關(guān)性含量和蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的相關(guān)性， 發(fā)現(xiàn)規(guī)則結(jié)構(gòu)傾向于被高 stem 含量的 mRNA片段編碼，無規(guī)結(jié)構(gòu)則傾向于被低stem 含量的 mRNA片段編碼。另外，統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)和T( 回折 ) 相關(guān)的邊界有特殊的結(jié)構(gòu)傾向，傾向于被stem 結(jié)構(gòu)編碼。第三部分 : 我們統(tǒng)計分析了human和 E.coli的蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)偏好，密碼子tRNA拷貝數(shù)和 mRNA的 stem 八 oop 含量之間的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)m(m二 2 一 6) 個密碼子的 mRNA片段

4、，其平均 tRNA拷貝數(shù) (TCN)有明顯的結(jié)構(gòu)偏好，當(dāng) TCN均值較高 ( 對于 human，大于 1 0.5; 對于 Eeoli ，大于 1.95) 時，傾向編碼 alpha 螺旋而避免編碼無規(guī)卷曲(coil);當(dāng) TCN均值較低 ( 對于 human，小于7.5; 對于 E.coli，小于 1.7) 時，傾向于編碼無規(guī)卷曲而避免編碼alpha 螺旋。在高 TCN區(qū)和低 TCN區(qū)之間有一個過渡區(qū)， 這個區(qū)域中沒有明顯的結(jié)構(gòu)偏好。對于 beta 折疊，則沒有明顯的結(jié)構(gòu)偏好。同時，我們給出了 TCN對蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的所有強偏好模式。統(tǒng)計顯著性檢驗表明蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)和密碼子TCN之間的相互作用是

5、非常顯著的?；诜g效率和翻譯精度依賴于密碼子使用這一思想，我們提出了現(xiàn)象模型，并通過分析模型，對蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)偏好和TCN之間的相關(guān)性作了初步的探討。第四部分 : 我們使用 Human和 E. 。011 兩個物種來研究蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)和mRNA折疊自由能之間的相關(guān)性，并分別對兩個物種進行統(tǒng)計分析，以消除不同物種可能帶來的統(tǒng)計差異。對每一條自然序列和對應(yīng)的隨機序列， 我們使用 RNAfold 程序計算其折疊自由能和二級結(jié)構(gòu)。在工作中，我們用 Z 一 score 來表征自然序列和隨機序列的折疊自由能的差異，通過分析 Z 一 score 值，我們發(fā)現(xiàn)自然序列的折疊自由能明顯低于其對應(yīng)的隨機序列的折疊

6、自由能，Humari 和 E coli的 Z 一 score 值分別為一 2 .26 和一1 .69 。另一方面， mRNA的折疊自由能和對應(yīng)的分摘要Z 一 score 值和長度負相關(guān)。我們進一步分析了蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)和mRNA折疊能量之間的相關(guān)性。我們仔細分析了在蛋白質(zhì)規(guī)則結(jié)構(gòu)區(qū)域(alpha 螺旋和 beta 折疊 ) 和無規(guī)則結(jié)構(gòu)區(qū)域密碼子隨機選擇的差異，發(fā)現(xiàn)處于不同蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的mRNA片段的折疊自由能有顯著的不同，對于規(guī)則結(jié)構(gòu)，Human和 E. 。011 的平均 Z 一 score 值分別為一 1 .71 和一 1 .38 ，但是無規(guī)則結(jié)構(gòu)的Zscore 值分別為一 1 .03 和-0 .93 。在工作