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扁虫基因组的组成分析表明,所有类群都存在强烈的密码子使用偏好。

Compositional Analysis of Flatworm Genomes Shows Strong Codon Usage Biases Across All Classes.

作者信息

Lamolle Guillermo, Fontenla Santiago, Rijo Gastón, Tort Jose F, Smircich Pablo

机构信息

Departamento de Genética, Facultad de Medicina, Universidad de la Republica, UDELAR, Montevideo, Uruguay.

Departamento de Genómica, Instituto de Investigaciones Biológicas Clemente Estable, IIBCE, MEC, Montevideo, Uruguay.

出版信息

Front Genet. 2019 Sep 5;10:771. doi: 10.3389/fgene.2019.00771. eCollection 2019.

DOI:10.3389/fgene.2019.00771
PMID:31543897
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6739440/
Abstract

In the present work, we performed a comparative genome-wide analysis of 22 species representative of the main clades and lifestyles of the phylum Platyhelminthes. We selected a set of 700 orthologous genes conserved in all species, measuring changes in GC content, codon, and amino acid usage in orthologous positions. Values of 3 codon position GC spanned over a wide range, allowing to discriminate two distinctive clusters within freshwater turbellarians, Cestodes and Trematodes respectively. Furthermore, a hierarchical clustering of codon usage data differs remarkably from the phylogenetic tree. Additionally, we detected a synonymous codon usage bias that was more dramatic in extreme GC-poor or GC-rich genomes, i.e., GC-poor Schistosomes preferred to use AT-rich terminated synonymous codons, while GC-rich showed the opposite behavior. Interestingly, these biases impacted the amino acidic usage, with preferred amino acids encoded by codons following the GC content trend. These are associated with non-synonymous substitutions at orthologous positions. The detailed analysis of the synonymous and non-synonymous changes provides evidence for a two-hit mechanism where both mutation and selection forces drive the diverse coding strategies of flatworms.

摘要

在本研究中,我们对代表扁形动物门主要进化枝和生活方式的22个物种进行了全基因组比较分析。我们选择了一组在所有物种中都保守的700个直系同源基因,测量直系同源位置上的GC含量、密码子和氨基酸使用情况的变化。第3密码子位置的GC值跨度很大,这使得我们能够分别区分淡水涡虫、绦虫和吸虫中的两个不同簇。此外,密码子使用数据的层次聚类与系统发育树有显著差异。此外,我们检测到同义密码子使用偏好,在极端贫GC或富GC基因组中这种偏好更为明显,即贫GC的血吸虫倾向于使用富含AT的终止同义密码子,而富GC的则表现出相反的行为。有趣的是,这些偏好影响了氨基酸使用情况,密码子编码的偏好氨基酸遵循GC含量趋势。这些与直系同源位置上的非同义替换有关。对同义变化和非同义变化的详细分析为双打击机制提供了证据,即突变和选择力共同驱动扁虫的多种编码策略。

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