細菌ゲノムにおける基本構成の非対称性への複製方向、遺伝子方向、およびシグナル配列の寄与

先頭鎖と遅れた鎖の間の塩基組成の非対称性は、多くの原核生物ゲノムで以前に観察されています。これらのゲノムの大部分の遺伝子が先頭鎖にエンコードされているため、以前の分析では、複製プロセスおよび転写力および/または翻訳力の塩基組成歪みへの相対的な寄与を決定することができませんでした。定性的グラフィックプレゼンテーションと定量的統計分析（分散分析）を使用して、GCおよびスキューのかなりの割合が複製方向に起因する可能性があることがわかりました。リードまたは遅れたストランド。スキューに対する複製方向のこの効果は、コドンの使用、アミノ酸の好み、発現レベル（コドン適応指数から推測）、または潜在的なものの選択、または翻訳プロセスの効果から独立している可能性があります。短い信号シーケンス（例：CHIシーケンス）。先頭鎖と遅れた鎖の間の突然変異の違いは、これらの細菌ゲノムで歪んだ塩基組成のかなりの割合の最も可能性の高い説明です。塩基組成が複製の方向を歪むという発見は、コード化されたタンパク質の関数の選択によるものとは無関係であるという発見は、系統発生関係の解釈、ヌクレオチドまたはアミノ酸配列アライメントの保存された位置、およびコドンの使用パターンを複雑にする可能性があります。

Asymmetries in base composition between the leading and the lagging strands have been observed previously in many prokaryotic genomes. Since a majority of genes is encoded on the leading strand in these genomes, previous analyses have not been able to determine the relative contribution to the base composition skews of replication processes and transcriptional and/or translational forces. Using qualitative graphical presentations and quantitative statistical analyses (analysis of variance), we have found that a significant proportion of the GC and AT skews can be attributed to replication orientation, i.e., the sequence of a gene is influenced by whether it is encoded on the leading or lagging strand. This effect of replication orientation on skews is independent of, and can be opposite in sign to, the effects of transcriptional or translational processes, such as selection for codon usage, amino acid preferences, expression levels (inferred from codon adaptation index), or potential short signal sequences (e.g., chi sequences). Mutational differences between the leading and the lagging strands are the most likely explanation for a significant proportion of the base composition skew in these bacterial genomes. The finding that base composition skews due to replication orientation are independent of those due to selection for function of the encoded protein may complicate the interpretation of phylogenetic relationships, conserved positions in nucleotide or amino acid sequence alignments, and codon usage patterns.