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自遗传密码发现以来，一个经常被讨论的问题是：不同氨基酸所对应的同义密码子数目是随机分布的，还是受到进化约束的塑造。在本研究中，我们针对标准遗传密码和替代遗传密码，分析了密码子简并性与蛋白质中氨基酸频率之间的相关性（忽略基因表达差异的影响）。为考虑GC含量的作用，应考察预期密码子频率，而非密码子数目的多重性。研究揭示，这些频率与氨基酸丰度之间存在强相关性。此外，我们还发现，在各细胞生命域以及病毒中，氨基酸均呈现出一致的过度代表和不足代表模式。例如，谷氨酸、天冬氨酸、赖氨酸和甲硫氨酸的密码子在各生命域中均持续表现为过度代表，而半胱氨酸、精氨酸、组氨酸和脯氨酸则表现为不足代表。随后，我们讨论了氨基酸生物合成成本，以及其他因素的作用，包括早期进化过程中氨基酸的招募顺序、对氧化胁迫的暴露程度和硫的可利用性。我们推测，在进化的第一阶段，遗传密码的演化方式适应了对不同氨基酸的需求。在第二阶段，即遗传密码固定之后，需求的变化导致密码子多重性与氨基酸频率之间的强相关性在自然选择作用下发生偏离。这一全面分析为理解遗传密码结构与氨基酸使用在所有生命域中的相互作用提供了新的视角。
生命各界遗传密码中氨基酸频率与密码子简并性之间的强相关性 | bioRxiv
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# 生命各界遗传密码中氨基酸频率与密码子简并性之间的强相关性
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Valentin Wesp
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Günter Theißen
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Stefan Schuster
doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.10.750109
Valentin Wesp 耶拿弗里德里希·席勒大学
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通讯作者： valentinwesp{at}posteo.de
Günter Theißen 耶拿弗里德里希·席勒大学
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Stefan Schuster 耶拿弗里德里希·席勒大学
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## 摘要
自遗传密码被发现以来，一个经常受到讨论的问题是：不同氨基酸所对应的同义密码子数量是随机分布的，还是受进化约束塑造的。在本研究中，我们分析了标准遗传密码和其他遗传密码中，密码子简并性与蛋白质中氨基酸频率之间的相关性，同时忽略基因表达差异的影响。为考虑 GC 含量的影响，需要考察预期的密码子频率，而非密码子的多重性。研究揭示，这些频率与氨基酸丰度之间存在很强的相关性。此外，我们还发现，在细胞生命的各界以及病毒中，氨基酸存在一致的过度代表和不足代表模式。例如，谷氨酸、天冬氨酸、赖氨酸和甲硫氨酸的密码子在各界中始终表现为过度代表，而半胱氨酸、精氨酸、组氨酸和脯氨酸则表现为不足代表。随后，我们讨论了氨基酸的生物合成成本，以及其他因素所发挥的作用，例如早期进化过程中氨基酸的招募顺序、氧化应激暴露和硫的可利用性。我们提出，在进化的第一阶段，遗传密码的演化方式使其能够满足对不同氨基酸的需求。在第二阶段，即遗传密码冻结之后，需求的变化导致自然选择促使密码子多重性与氨基酸频率之间的强相关性出现偏离。这项全面分析为理解生命各界中遗传密码结构与氨基酸使用之间的相互作用提供了新的见解。
## 利益冲突声明
## 脚注
https://data.mendeley.com/datasets/w5nycn4cdx/2
## 版权
本预印本的。
本预印本根据 CC-BY 4.0 国际许可协议 公开提供。
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发布于 2026 年 9 月 16 日。
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Valentin Wesp
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Günter Theißen
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Stefan Schuster
bioRxiv 2026.09.10.750109； doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.10.750109
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# 生命各界遗传密码中氨基酸频率与密码子简并性之间的强相关性
Valentin Wesp
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bioRxiv 2026.09.10.750109； doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.10.750109
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.10.750109v1?rss=1
🏷️ 遗传密码 密码子简并性 氨基酸频率 密码子使用偏好 分子进化