密码子使用度及RNA结构对蛋白质折叠速率的影响

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蛋白质是生命活动的主要承担者，是一类最重要的生物大分子，在生物体内占有特殊的地位。自然状态下，蛋白质通常可以从未折叠的状态快速可靠地折叠成具有三维结构的天然构象。结构能够决定功能，蛋白质的错误折叠会形成无活性蛋白或引起淀粉样纤维的聚集，引起阿尔茨海默综合症、帕金森氏症、传染性海绵状脑病等蛋白质折叠疾病。蛋白质折叠对于所有生物体系，都是最基本和最重要的过程，这个过程是一个复杂而深奥的基础理论问题，且是分子生物学的核心问题之一，目前仍是个未解之谜。本文主要研究内容如下：
　　1、在现有的小的蛋白质折叠速率数据库和相关文献的数据基础上，建立一个较大的蛋白质折叠速率库，并在其中收集了相关的核酸序列的信息。计算每一条蛋白对应的核酸序列的同义密码子使用度。分析同义密码子的使用度与蛋白质折叠速率之间的关系。结果表明对于不同二级结构的每类蛋白质，都有一些密码子的使用偏性与相应折叠速率显著相关。结果证实了，在蛋白质折叠中，同义密码子的使用偏性起着重要的作用。
　　2、前期的工作中，建立了一个包含核酸序列信息的蛋白质折叠数据库。以此为基础，对于每一条蛋白质，计算了相应mRNA茎结构含量，环结构含量，折叠自由能以及mRNA的柔性等描述mRNA二级结构特性的基本参量。然后，分析了mRNA二级结构与相应蛋白质折叠速率的关系。结果表明，mRNA茎结构含量与蛋白质折叠速率呈显著负相关，相反，环结构含量与蛋白质折叠速率呈显著正相关，而且，mRNA的柔性与相应蛋白质折叠速率呈显著正相关。当把蛋白质分为不同二级结构类以及不同折叠类后，进一步研究表明，mRNA的柔性对不同类蛋白的折叠速率均为重要的影响因素，而mRNA的茎结构含量和环结构含量主要影响二态蛋白质的折叠。结果证实，mRNA的二级结构对蛋白质的折叠有着重要作用。
　　3、目前有关同义密码子使用偏性对蛋白质折叠的影响研究中，样本蛋白均来源于不同的物种。考虑到同义密码子使用偏性的物种差异性，选取枯草杆菌的核蛋白为研究对象。首先，将每条核蛋白按二级结构截取为α螺旋片段、β折叠片段和无规卷曲（α-β混合）片段，并计算其蛋白质折叠速率。然后，整理每个片段相应的核酸序列信息，计算其同义密码子使用度。在此基础上，分析枯草芽孢杆菌核蛋白的同义密码子使用偏性与蛋白质折叠速率的相关性。发现对于不同二级结构的肽链片段，都有部分密码子的使用偏性与其对应的肽链折叠速率显著相关。进一步分析发现，与肽链片段折叠速率显著相关的密码子绝大部分为枯草杆菌全序列或核蛋白序列的每一组同义密码子中使用度最高的密码子。结果表明，在蛋白质的折叠过程中，枯草芽孢杆菌的同义密码子使用偏性起着重要作用。

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作者
于志芬;
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作者单位

内蒙古师范大学;

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授予单位内蒙古师范大学;
学科物理学
授予学位硕士
导师姓名李瑞芳;
年度 2015
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类蛋白质;
关键词
蛋白质; 折叠速率; 核酸序列; 分子生物学;

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