摘要：以植酸酶为研究对象，利用软件CodonW分析出密码子的RSCU值，得出模式植物密码子的偏好。根据密码子的偏好性和密码子的工程化优化，对模式植物植酸酶PhyA基因进行密码子统计分析，计算出密码子的相对使用度和有效密码子。利用NCBI数据库鉴定19种模式植物的基因，这些基因编码的蛋白均具有典型的功能特征结构域HP_HAP_like，即都具有相同的特异结构和功能。氨基酸对不同的密码子表现出不同的使用偏爱，根据密码子的偏爱对基因序列进行优化，筛选出优化密码子和稀有密码子，避免对稀有密码子的使用。对PhyA基因密码子的检测，结果表明模式植物更偏好于以A/T结尾的密码子。这些密码子有TTT(F)、GCT(A)、GTT(V)、AGT(S)、CCT(P)、ACT(T)、CAT(H)、AAT(N)、GAT(D)、GAA(E)、TGT(C)、TAT(Y)、ATT(I)、GGA(G)、AGA(R)等，优化序列明显的密码子有TCC、CTG、AAC、GCC、GGC、CCC、CGC等。通过研究对密码子的偏好性和密码子的工程化优化特征有了深刻的认识，具有很好的应用前景。

关键词：植酸酶；PhyA基因；氨基酸；密码子偏好性

Engineering Optimization of the Codon of the PhyA Gene

Abstract: The phytase was selected as the target protein. The CodonW software was used to analyze the codon usage pattern of plant phytase genes, and the RSCU values were calculated. According to codon preference and engineered optimization, the ENC and RSCU values of the phytase genes in model plants were calculated using statistical method, and the codon usage pattern was further analyzed for all the PhyA genes from plants. In addition, all the PhyA proteins share the typical HP_HAP_like domain by the analysis of these proteins using the CDD tool in NCBI database. Codon analysis showed that the same amino acid usually use some codons and display codon preference. Therefore, we can screen preferred codons and rare codons, optimize codon usage and avoid the use of rare codons. The codon pattern of the PhyA genes showed that plant prefer to A / T ending codons, including TTT (F), GCT (A), GTT (V), AGT (S), CCT (P), ACT (T), CAT (H), AAT (N), GAT (D), GAA (E), TGT (C), TAT (Y), ATT (I), GGA (G), AGA (R), etc. The optimized sequence include the TCC, CTG, AAC, GCC, GGC, CCC and CGC codons. Codon optimization was performed by the study of codon bias and codon engineered optimization, and this will become an important method for further efficiently expression of optimized genes.

Key words: Phytase；PhyA gene；Amino acids；Codon bias

目录

摘要 1

关键词 1

引言 2

2材料与方法 3

2.1植酸酶PhyA基因的检索与序列下载 3

2.2植物植酸酶PhyA基因的密码子用法分析 3

2.3黑曲霉植酸酶PhyA与植物植酸酶的聚类分析 3

2.4黑曲霉植酸酶最佳匹配植物PhyA基因的密码子优化 3

3结果与分析 4

3.1模式植物植酸酶PhyA基因的鉴定 4

3.2模式植物植酸酶PhyA基因密码子的偏好性 5

3.3黑曲霉植酸酶PhyA最佳匹配植物植酸酶的鉴定 8

3.4植物PhyA基因的密码子优化结果 9

4讨论与结论 13

参考文献 15

附录 17

致谢 19

植酸酶PhyA基因密码子的工程化优化

引言

植酸酶(phytases)即肌醇六磷酸水解酶,是一类可以催化植酸和植酸盐水解成肌醇和磷酸(磷酸盐)的酶的总称，称为磷酸的储存库，属于磷酸单酯水解酶，主要来源于动物、植物和微生物[1-3]。植酸酶具有特殊的空间结构，并且能够依次分离植酸分子中的磷，将植酸或植酸盐降解为无机磷和肌醇，同时释放出与植酸或植酸盐结合的其它的营养物质[4]。1915年，Anderson对植酸酶的来源、作用机理和理化特性进行了研究，引起很多学者的关注[5]。Nelson(1968)指出，植物植酸酶的活性不够稳定，纯化具有一定难度，此后植酸酶的研究进入微生物领域[6]。近年来，随着生物技术的发展，植酸酶已经成为酶制剂研究的热点[2]。越来越多的人认识到植酸酶以低成本产生高效益，更多的酶产品产生，具有潜在的商业价值和广泛的应用前景，对环境保护和发展养殖产业有重要的意义[7-8]。随着科技的发展和人们对于植酸酶的需要，植酸酶已经成为各个行业所关注的焦点，越来越多的植酸酶产品在市场中呈现，以其低成本发挥最大的价值，带动我国的经济发展[9-10]。