背景核苷酸的替换依赖于上下游序列的碱基组成，对于核苷酸替换的相邻位点研究有助于理解核苷酸替换、DNA蛋白质互作以及DNA修复等生物过程的基本发生机制。而目前关于核苷酸替换对相邻位点依赖性的研究中，CpG二联核苷酸的高突变效应最受关注。许多替换相邻位点的相关研究集中在人类基因组和叶绿体基因组中。相对熵作为信息论中的研究工具，可以被用来分析遗传信息。本研究基于相对熵的研究方法，在细菌基因组中研究替换的侧翼序列特征，引入更为准确的阈值计算方法，并进一步通过相对熵贡献的研究，以期探明侧翼序列特征产生的原因。实验结果本研究选择全基因组序列长度较短的20种细菌基因组，选择三种亲缘关系较近的菌株进行全序列比对。通过编程在比对结果中查找替换位点信息，并记录其上下游序列各位点的碱基组成，并进行相对熵计算，通过相对熵的作图来评估替换的相邻位点效应。在细菌基因组中，大多数替换的+1与-1位点的相对熵较高，说明相邻位点的碱基组成与背景序列碱基组成的差异，随着与替换位点距离增大而减小。同人类和哺乳动物基因中的研究结果相似，细菌基因组的部分替换类型侧翼序列存在3碱基周期性。这种周期性的产生原因目前被认为是原始序列编码基因的密码子第三位碱基组成不均匀。本研究使用大鼠小鼠的直系同源基因比对数据，通过设定较为严格的背景序列碱基组成频率，发现去除同义密码子偏好后的替换位点侧翼序列仍存在振幅较小的3碱基周期特征。每个位点的相对熵都是由四个碱基的单独计算结果求和得到，通过计算每一个碱基对于整体相对熵的贡献差异，可以找出一些二联核苷酸的替换规律。本研究发现TA二联核苷酸倾向于发生替换，此外，CG二联子易于替换为TG或CA，这符合哺乳动物基因组中的CpG高突变效应。结论本研究基于相对熵的研究方法，探明了细菌基因组中替换的侧翼序列特征，引入相对熵贡献，发现了细菌基因组中存在的CpG高突变效应。亲缘关系越近的物种，替换的侧翼序列特征差异越小。同义密码子第三位碱基组成的偏好并不是3碱基周期性产生的唯一原因。