众所周知,生物的遗传信息包含64个标准密码子。除3个终止密码子,其余61个密码子编码生物体内常见的20种氨基酸。这必然存在多个密码子对应同一种氨基酸的情况。所谓密码子偏好是指编码同种氨基酸的不同密码子在不同基因组中,或者在同一基因组中不同基因内,甚至在同一基因的不同区域,非等概率出现的现象。虽然密码子偏好的普遍性早已被证实,但是其分子演化机制和生物学影响始终是研究热点。目前为止,关于密码子偏好已知如下事实。首先,密码子偏好影响DNA结构的稳定性。DNA序列由腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)及胸腺嘧啶(T)组成。其中,AT配对形成两个氢键,CG配对形成三个氢键。若CG占优的密码子出现概率高,则DNA结构中氢键含量高,其稳定性高;反之,其稳定性就低。密码子偏好也会影响转录物(如:mRNA和tRNA等)二级结构的稳定性。其次,密码子偏好影响基因表达效率。同样tRNA相对浓度情况下,在mRNA优势密码子区域,核糖体翻译速率明显偏高。除此之外,密码子偏好与基因表达的准确性以及氨基酸序列能否准确折叠密切相关。本文采用DNA行走的方法,研究了典型噬菌体、细菌和古细菌中密码子偏好的普遍特征;重点讨论了 T7噬菌体基因组中密码子偏好特征,以及T7噬菌体与其宿主K12大肠杆菌基因组密码子偏好的联系,并进行了定量刻画。这些研究主要基于以下事实:1)DNA行走能直观展示密码子偏好局部和整体特征;2)目前关于密码子偏好的研究成果主要涉及少数几种模式生物,极少讨论病毒与宿主间的偏好关系;3)作为模式生物,T7噬菌体和K12大肠杆菌有相对可靠完善的分子生物学和生物信息学方面的数据。通过对比“等概率同义核苷酸序列”(保持氨基酸序列不变,等概率选取同义密码子随机构成的核苷酸序列)所对应的DNA行走曲线,我们发现:1)就整个基因组而言,存在三种不同的密码子偏好模式,分别表现为第三位密码子偏好性强、第一位和第三位密码子偏好性强、以及三位密码子偏好性都弱;2)T7噬菌体与K12大肠杆菌的密码子偏好显著不同;3)T7噬菌体中高表达基因的密码子偏好性强,且偏好特征与K12大肠杆菌基因组的偏好特征一致。