Codon usage analysis of rice prolamine genes

쌀 저장 단백질 프롤라민 유전자 암호 분석

To characterize the prolamines in rice cultivars, the complete coding sequences of 17 prolamine genes from the database were analyzed. According to the phylogenic analysis of the sequences, these genes could be classified into 4 groups, Group I to IV. The multiple alignment of the deduced amino acid sequences revealed that the four groups differ from one another in chain length caused by deletion of short internal amino acids or carboxyl terminal fragments. Each group was also found to have different amino acid composition with 1, 4, 10 and 30% of sulfur containing amino acids (methionine and cysteine) in Group I to IV prolamines, respectively. Also the isoelectric points of these groups showed the different values of 9.2, 8.2, 6.7 and 7.4. Finally, from the analysis of codon usage pattern of prolamine genes, the codon usage for arginine, serine, threonine, isoleucine, asparagine, aspartic acid, glutamic acid and cysteine were higly biased. In the analysis of the codon usage pattern, the relation of the fraction of G/C ending codons to effective codon numbers suggests the different translational efficiency in the expression of the prolamine multigenes.

쌀의 주요 저장 단백질중의 하나인 알콜용해성 프롤라민의 성질을 분석하고 이들을 동정하기 위하여 유전자 database로부터 얻은 17개의 프롤라민 유전자의 염기서열을 상호비교 분석하였다. 유전자로부터 유추된 단백질 서열의 다중분석결과 프롤라민들은 계통발생적으로 type에서 type IV의 4개의 군으로 크게 분류할 수 있었다. 이러한 분류는 아미노산 서열 중간과 카복실 말단쪽의 짧은 결손에 의해 여러 형태의 아미노산 서열에 의한 것임을 알 수 있었다. 1군에서 4군까지의 군들은 meththionine과 cysteine과 같은 황을 포함하는 아미노산이 각각 1, 4, 10, 30%로 구성된 특징을 보여 주었다. 또한 각 군들은 등전점이 9.2, 8.2, 6.7, 7.4인 각군별로 매우 상이한 등전점을 나타내었다. 아울러 GC3s에 대한 유효 암호수(effective codon number, Nc)와 우선 암호수(preferred codon number)의 분석과 상관 그래프를 통해서 프롤라민 유전자들의 군별 전이 효율의 차이가 현저하여 프롤라민 생산 수준의 군별차이의 가능성을 제시하였다.