PR2分析，全称为parity rule 2，有的人也叫奇偶偏好分析，是研究密码子偏好性影响因素中常用的分析之一，其他的分析还有Neutrality curve（中性绘图）、ENC plot、COA（Corresponding Analysis）等，全套内容可以点击查看我们的课程。【课程】遗传密码子偏好性研究】

今天我们来讲讲PR2分析

PR2分析通过 A3S、T3S、G3S、C3S（分别表示密码子第三位碱基的A、T、G、C含量）分别计算 AT-bias（A3S /(A3S+T3S)）与GC-bias（G3S/(G3S+C3S)，利用二者的对应关系来分析选择和突变对密码子使用模式的影响，常见的结果如下图所示：

https://doi.org/10.1016/j.gene.2021.145866.

很多人在做图的时候直接使用CodonW或者其他软件脚本计算的值，而小编查看了一些大家使用的脚本软件，无一列外的都是统计了完整基因序列的A3、G3、C3、T3，这显然是不对的，当然codonW的结果也不能直接用，原因下次再给大家讲。

为什么呢？那应该怎么做呢？

首先来看PR2的理论基础，如下图所示，当突变和选择作用对DNA双链的影响没有偏好性时，W链上的A->T替换速率r1等于互补链（C链）中T->A的替换速率r2’，即r1=r2’；同时，C链中的A->T替换速率r1’等于W链中T->A替换速率r2，即r1’=r2。已知在无链偏好性的情况下，两条链中A->T的替换速率相等，即r1=r1’，那么r1=r2=a，同理可以得到其他碱基对的替换速率一致，所以，在不存在DNA链偏好性的情况下，每条DNA链中A=T，G=C，这就是PR2的理论基础。

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Fig. 1. Substitution rates between all four bases within a strand of double-helix DNA

想深入了解，推荐大家2篇经典文献

Sueoka N. Intrastrand parity rules of DNA base composition and usage biases of synonymous codons. J Mol Evol. 1995 Mar;40(3):318-25. doi: 10.1007/BF00163236. PMID: 7723058.

Sueoka N. Translation-coupled violation of Parity Rule 2 in human genes is not the cause of heterogeneity of the DNA G+C content of third codon position. Gene. 1999 Sep 30;238(1):53-8. doi: 10.1016/s0378-1119(99)00320-0. PMID: 10570983.

那么回到密码子偏好性的研究中，通过PR2分析我们就可以分析影响密码子偏好性的因素只有随机突变（此时密码子A3=T3，G3=C3）还是突变和选择共同作用（此时密码子A3≠T3，G3≠C3）。那么，基于它的理论基础，在进行PR2分析的时候应该选择具有4个简并同义密码子的氨基酸（four-codon degenerate amino acids ）进行计算，此时的PR2最具有意义，因为这些密码子第三位的ATGC相等（对称），保证相同的替换速率。也可以选择所有对称的同义密码子，包括four-codon and two-codon amino acids，此时也就有一定的意义。一般会在坐标上标注所选用的氨基酸，如选用four-codon ，则横纵坐标分别标注为A3/(A3+T3)|4 和G3/(G3+C3)|4，如选用four-codon and two-codon，则分别标注为A3/(A3+T3)|2&4 和G3/(G3+C3)|2&4，如下图

DOI: 10.1016/s0378-1119(99)00320-0

以密码子table1为例，应该选择序列中红框标注的这8个氨基酸对应的密码子进行计算。

如果所研究物种使用的不是标准密码子表，如昆虫线粒体使用table5，那么应该根据规则选取对应密码子表中的氨基酸。首先对基因序列进行处理，在进行统计和绘图，切记不要随便拿到一个数字就分析。

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