早在1910年，厄尔托型霍乱杆菌就引起了零星的感染和霍乱流行，这种生物型菌株在1961年又出现，并引起了第七次流行性疾病。霍乱弧菌是一种革兰氏阴性细菌，厄尔托霍乱杆菌N16961完整的基因组序列含有4 033 460个碱基对(bp)。厄尔托霍乱杆菌N16961的全基因组被分为两个环状的染色体，大小分别为2 961 146 bp和1 072 314 bp，共编码3885个ORF。主要部分的可识别的基因起着主要的作用，例如细胞功能(如DNA复制, 转录, 蛋白质合成和细胞壁生物合成)和致病性(例如毒素, 表面抗原和粘连)，这些基因主要是位于染色体。霍乱弧菌基因组序列有助于我们了解一种游离环境微生物如何进化成为一个重大的人类细菌性病原体。

病原细菌在人类宿主内有很多种致病机制，细菌病原体有广泛的分子去结合宿主靶细胞以产生不同类型的宿主响应。病原菌与宿主之间作用的分子机制在每个病原菌中是独特的，或者在几个不同的物种之间是保守的。几种细菌病原体的完整基因组序列的可用性有助于揭示细菌用于感染宿主的分子策略背后的奥秘。“水平基因转移”是以快速和戏剧性方式改变细菌基因组的基因组特征的主要因素之一。最近的研究表明，水平基因转移在新型细菌病原体的分子进化中发挥重要作用。在细菌基因组中，可能存在含有大部分毒力决定因子（粘连，侵入，毒素，抗生素抗性蛋白等）的区域，因此被称为致病岛。已有报道，部分生物因子在基因组特性和致病基因水平上，影响细菌的致病性。

1方法

霍乱弧菌N16961全基因组的编码基因从NCBI数据库（http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Ftp/）获取，致病基因簇从致病岛数据库（http://www.paidb.re.kr/about_paidb.php）下载得到。从全基因组CDS中剔除毒力基因组下的基因，以避免基因组中的CDS发生重复。毒性基因组的密码子组成（A3s，T3s，G3s，C3s和GC3s）使用John Peden编写的软件Codon W获得（fppp：//molbiol.ox.ac.uk/cu/codon.tar.Z/）。利用MEGA 4.0生物软件分析VGS的每个CDS的核苷酸含量（A％，T％，G％和C％）。使用统计软件（www.statsoft.com/Products/STATISTICA/Data-Min er）进一步统计所获得的数据以获得统计测量的值。我们还测量了此细菌基因组中密码子使用偏好性的程度（NCdiff）。为了测量NCdiff，我们下载了来自NCBI的所有核糖体蛋白的编码基因，我们产生两组编码序列以评价NCdiff，即核糖体蛋白编码基因和其余基因。使用Codon W软件，我们已经分析了核糖体基因和其余基因的ENC值。

2结果和讨论

为了研究突变压力是否对VGS中的密码子使用偏好有任何可能的影响，在不同密码子位置（A3，T3，G3，C3和GC3）的组成，核苷酸组成（A％ ，T％，G％，C％和GC％）和ENC值（表1）方面做了相关的分析。结果表明大多数密码子组成与核苷酸组成相关，此外，ENC值总是显示与核苷酸组成没有相关性。这些结果证实VGS的密码子使用偏好性受核苷酸组成影响，并因此受突变偏好性的影响。

表1 The correlation between the codon compositions (A3s, T3s, G3s, C3s, and GC3s), the ENC values, nucleotide compositions (A%, T%, G%, C%, and GC%) value of the coding sequence of virulent genes. "*" 0.01 < P < 0.05

我们还建立CDS集合，即全基因组CDS和VGS的CDS关于GC12 VS GC3图，在两种情况下，相关值或多或少相似，表明类似地影响两个基因集的突变压力。GC12是GC1、GC2和GC3的平均值，针对该平均值作图，并找出相关性以预测在CDS集合中形成密码子使用偏好的突变力之间是否存在任何差异。GC3对GC12在毒力基因集合中的显示相对较弱，但具有显著的相关性（r=0.2749，p<0.1）。上述发现表明，形成全基因组和VGS的组成模式的元件对于所有密码子位置是相同的，并以相似的方式作用于三个密码子位置。

2.1全基因组和致病基因簇中的GC含量分布

从图1和图2，可以假定GC含量或多或少地均匀分布在全基因组和VGS的CDS中。因此，可以预测，全基因组和VGS可以具有相似种类的核苷酸组成以及可以具有相同的密码子使用模式。

图 1 Distribution of GC content among the genes of VGS

图 2 Distribution of GC content among the genes of whole genome

2.2密码子偏好性程度

如果高度表达的基因显示出与基因组中其他基因不同的同义密码子分布，则我们就需要烤炉是否与微生物体内的密码子使用的偏好性有关。提出了几种方法来评估生物体水平上密码子使用偏好的程度，以确定生物体是是否具有偏好性。NCdiff是一种最广泛使用的判断生物体是否存在偏好性的方法。在这里，我们使用该措施来评估霍乱弧菌N16961的密码子偏好性的程度。核糖体蛋白编码基因的平均NC值与基因组中其余基因的平均NC值的差异称为Ncdiff，NCdiff的高值和低值分别表示生物体密码子偏好性程度的大小。

Ncdiff = (NC(all) – NC(rib)) / NC(all)

这种细菌的NCdiff值非常低，这意味着该细菌在其全基因组中显示出非常小的密码子偏好性。

2.3 致病基因簇和全基因组的GC含量

测定致病基因簇和全基因组基因组（缺乏致病基因）的总GC含量，并且已经发现在这两个基因组之间存在均匀分布GC，这意味着致病基因簇不受突变压力以及其他因素的影响， 几乎没有水平基因转移到霍乱弧菌病原基因组的机会。全基因组和VGS（致病簇）的总GC含量分别为47％和48％，这两个基因组之间的GC含量的变化是可忽略的。

3结论

从该研究可以观察到，在霍乱弧菌N16961的VSG和全基因组中，密码子的使用模式没有任何差异，且致病基因簇具有与全基因组的核苷酸组成分布的相同模式。 选择力即突变压力以相似的方式在霍乱弧菌N16961的基因组中产生影响。 这一发现也支持几乎不存在任何基因组密码子使用差异，因为我们发现密码子使用偏差的程度在整个基因组中非常低，这表明在这种致病菌中，不同的功能分类基因之间可能存在极小的密码子使用差异的机会。

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