刘春雷，陈艾萌，刘燕琴，曹敏，陈强

    论著·中药研究与开发

    大斑芫菁转录组编码序列密码子使用偏好性分析

    刘春雷1，陈艾萌2，刘燕琴1，曹敏1，陈强1

    1.重庆市药物种植研究所，重庆 408435；2.内江市农业科学院，四川 内江 641000

    探讨大斑芫菁转录组编码序列的密码子使用特点及其影响因素，为运用基因工程技术实现斑蝥素异源生物合成提供依据。利用Codon W和EMBOSS软件分析10 264条大斑芫菁转录组编码序列的密码子使用模式。大斑芫菁转录组编码序列的平均GC、GC3含量分别为0.387、0.321，GC12与GC3呈显著正相关(＝0.369，<0.001)；ENc-GC3及偏倚性分析结果显示，大部分基因分布于标准曲线和平面中心点周围，有少部分基因偏离较远。通过基因高表达优越密码子方法确定了6个大斑芫菁最优密码子，分别为GCC、CGC、GGC、AUC、UUC、ACC。密码子使用频率分析结果显示，大斑芫菁与果蝇整体密码子使用偏好性差异最大，与酵母菌的差异最小。大斑芫菁转录组编码序列的密码子使用偏好性以突变影响为主，多种因素共同作用的结果。酵母菌可作为大斑芫菁目的基因异源转化的理想受体系统。

    大斑芫菁；转录组；密码子偏好性；最优密码子

    大斑芫菁Pallas又名南方大斑蝥，为鞘翅目芫菁科斑芫菁属昆虫，是现行《中华人民共和国药典》收录的斑蝥来源昆虫之一，具有破血逐瘀、散结消癥、攻毒蚀疮等功效[1]。斑蝥素(cantharidin，C10H12O4)为斑蝥体内产生的一种防御物质，具有抗炎、抗肿瘤作用[2-3]。斑蝥素及其衍生物是许多抗癌制剂的原料药[4-5]。目前斑蝥主要来源于野生，随着过度搜捕，部分地区野生资源已经濒危。因此，开展天然斑蝥素生物合成机理研究，探索斑蝥素生物合成途径，是解决斑蝥素资源匮乏的思路之一。

    遗传密码子是DNA与蛋白之间信息传递的基本单位。大多数氨基酸由多个同义密码子编码，然而生物体对同义密码子的选择具有偏好性。物种间[6]、基因间[7-8]、组织间[9-10]的密码子使用偏好性均存在差异。研究表明，生物体密码子偏好性与GC含量[11]、基因表达水平[12]、RNA结构[13]、蛋白结构[14]、基因长度[15]、tRNA丰度[16-17]、环境压力[18]等因素有关。随着测序技术及天然产物研究的发展，药用动植物的密码子偏好性研究积累了一定成果[19-23]，但鲜见药用昆虫的相关报道。生物体对密码子的选择能够提高基因的翻译效率及表达量[24]，因此，研究密码子偏好性有助于外源基因密码子的优化 ......