高通量蛋白质结构生物信息学进展

本文总结了高通量蛋白质结构生物信息学的最新进展,包括结构数据管理、工具软件开发和结构数据挖掘三个主要方面。结构数据管理方面,得益于类AlphaFold系统的发展,蛋白质结构数据量实现爆发式增长,直接促进了压缩技术的升级,也吸引了研究者对结构数据管理的关注。工具软件开发方面,以Foldseek为代表的新算法实现了高速的结构比对,突破了结构分析的通量瓶颈,此外深度学习模型的大量应用从多个方面改进了基于结构的蛋白质功能注释。结构数据挖掘方面,研究者以组学思维处理结构大数据,在持续的探索中提炼分析要素、优化方法,并在新工具的帮助下推动着结构数据挖掘的进阶。随着高通量方法的发展,结构生物信息学有望在生命科学中发挥更重要的作用。

快速低成本全基因组DNA测序技术

人类个体的全基因组序列信息,是最为重要的生物医学信息,是实现未来个体化医疗的基础;实现个体全基因组DNA序列的快速低成本检测,是人类基因组计划完成后又一个重要的技术挑战。对该技术当前的发展现状进行回顾和分析,预计在不长的时间内人类个体全基因组的测序成本能够降低到1万元人民币以下。

基因芯片技术在药物研究和开发中的应用

基因芯片技术能够对细胞或生物体中核酸序列信息进行快速、高通量和低成本的检测和分析。基因芯片已在化学药物的筛选和评价 ,新的药物作用靶分子的确定 ,药物的代谢和毒性及其个体化差异的检测 ,以及药物作用机理等方面得到了应用 ,并将为在分子水平上建立现代中药理论方面发挥重要的作用。

纳米级有序超薄膜的连续制备装置

本文报导一种大面积连续制备纳米级有序超薄膜的技术及自动成膜装置。该方法通过稳定层状流动的亚相，利用它与亚相表面上单分子膜的切应力进行分布式压膜。研究表明，该方法可用于制各大面积均匀的聚合物单分子膜，并可实现自动连续成膜。

生物芯片的研究、发展和应用

生物芯片是运用大规模集成电路光刻技术以及生物分子的自组装技术，在一微小芯片上组装成千上万个不同的ＤＮＡ或蛋白质的生物分子微阵列，实现以基因为主的分子信息大规模检测。该项技术有可能成为２１世纪重要的高新技术产业。

高密度基因芯片技术及其发展趋势

生物芯片作为一种微流体系统应用于生物学分析 ,已引起了更广阔领域的普遍关注。基因芯片是最重要的生物芯片 ,它将成千上万个生物分子探针紧密排列在硅和玻璃的表面。基因芯片具有以下优点 :高灵敏性、可靠性和高速性 ,在大量的遗传信息检测和分析应用中 ,由于它可用于高密度产品的潜力使其更为廉价。所以 ,它可以广泛地应用于人类基因组计划和多基因协同作用分析。我们提出用分子印章法制备高密度基因芯片的新方法。首先 ,我们依据靶遗传序列设计出分子探针阵列 ;然后 ,制作几种不同的基于PDMS材料的分子印章。通过一种高度精密的机械系统合成出所需的芯片。目前 ,我们已将256×256(20mer)不同的DNA排列在玻璃表面。这一结果给予了人工杂交试验以更广阔的前景。

脲酶水合特性的介电研究

本文报道了在低水合量下脲酶粉末样品的稳态电导率,及其在2×10^(-5)Hz和100kHz频率之间以及在1GHz频率上的介电特性。研究结果表明,蛋白质的α介电色散过程是由电极和样品界面附近的质子空间电荷所致。文中还报道了一个与脲酶结构的阻碍运动相关的介电色散过程,并指出多肽链骨架的极化运动明显地依赖于脲酶的水合。

一种高密度寡核苷酸微阵列芯片的制备技术

21世纪,生命科学将成为整个科学领域带动性学科,生物技术将成为人类解决食物、能源、环境等重大经济和社会问题的关键技术,生物产业仍以医药生物技术产业化为“龙头”,农业生物技术为核心,环境与海洋生物技术为两翼,成为世人关注的焦点。本期栏目刊发此类文章,目的在于:一方面向广大读者介绍未来生物技术领域一些基本常识;另一方面,希望加快中国家禽业生物技术的研究与应用。

后基因组时代的微阵列生物芯片技术

生物芯片是近十年来迅速发展起来的一种高通量生物信息检测和分析器件.微阵列生物芯片是一类发展较早、技术比较成熟、应用面较广的生物芯片,目前主要用于基因表达谱、基因突变和基因组多态性研究.随着现代生命科学和现代医学的快速发展,生物芯片的性能将会不断提高,应用范围不断扩大,芯片技术也将不断完善和发展.论文将围绕功能基因组研究及生物医学检测的实际需求,结合该实验室的研究工作,对于微阵列芯片的研究现状、面临的技术瓶颈以及未来可能的发展方向等进行讨论.

哺乳动物MHC密码子使用概率的聚类分析

利用系统聚类分析方法对随机选取的 3种哺乳动物的 60个主要组织相容性复合体(MHCⅠ类和Ⅱ类 )基因的mRNA序列进行了同义密码子使用概率偏性研究 .结果发现 ,不同物种的MHC基因群中类型相同的基因具有相近的同义密码子使用偏性 ,而对于同一类型的基因由物种引起的同义密码子使用偏性的差异较小 .即功能和类型决定密码子使用模式的大的分类 ,而物种决定该大类中进一步的差异 .基因密码子偏向性的研究对于大幅度增加目标蛋白的产量具有重要的意义 .该结果也为基因分类和基因功能的预测提供了新的生物信息学方法 .

用硫脲分子表面修饰的CdS纳米粒子的合成和表征

报道了用硫脲分子进行表面化学修饰的 Ｃｄ Ｓ 纳米粒子的合成方法，并引入了 Ａ Ｏ Ｔ（ 磺基琥珀酸双２乙基己基酯钠盐） 作为平衡反离子，进一步对 Ｃｄ Ｓ 表面作了修饰，增加了 Ｃｄ Ｓ 纳米粒子在有机溶剂中的稳定性和可分散性。我们还探讨了温度、浓度、ｐ Ｈ 等因素对合成的影响，并通过 Ｔ Ｅ Ｍ、 Ｘ Ｒ Ｄ、 Ｆ Ｔ Ｉ Ｒ 等手段对产物结构进行了表征。所得微粒粒径为５ ｎｍ 左右，呈球形，硫脲分子与 Ｃｄ Ｓ纳米粒子富 Ｃｄ２ ＋ 表面通过形成 Ｃｄ Ｓ 配位键而修饰在粒子表面。这种表面修饰的 Ｃｄ Ｓ 纳米粒子将在非线性光学及自组装方面具有优异的性能。

不同结构的蛋白编码基因的密码子偏性研究

利用聚类分析方法 ,对两类具有不同三级结构的75个蛋白的编码基因的密码子使用偏性进行了分析。75个基因样本序列按照对应蛋白的三级结构被很清晰的分成了两类 ,从而发现密码子的使用与蛋白质的三级结构有很大的相关性。

父母养育压力对儿童问题行为的影响：养育方式的中介作用

本追踪研究旨在考察父母养育压力对儿童问题行为的影响方式是否存在差异。被试为364名。6个月时,父母报告各自的养育压力;24个月时,父母报告各自的养育方式;48个月时,父母分别报告儿童的问题行为。结果发现,母亲养育压力可直接显著正向预测学前期儿童的外显问题行为;父亲的养育方式在其养育压力与学前期儿童的内隐和外显问题行为之间起到了完全中介作用。这表明,母亲早期养育压力可直接影响学前期儿童的外显问题行为;而父亲养育压力完全通过其养育方式影响学前期儿童的内隐和外显问题行为,且严厉起主要作用。

父母婚姻质量与儿童行为问题的追踪研究:儿童努力控制的调节作用

本研究采用母亲报告法,对474名学前儿童进行了为期一年的追踪研究,考察完整家庭中父母婚姻质量对儿童行为问题的影响,以及儿童努力控制的调节作用。结果表明:(1)父母婚姻质量对学前儿童的外显和内隐行为问题均有即时的负向预测作用;(2)儿童的努力控制对其当前、后期的外显和内隐行为问题均有负向预测作用;(3)第一年儿童的努力控制对父母婚姻质量与儿童行为问题之间关系的调节作用成立。

CdS纳米粒子的表面修饰及其对光学性质的影响

用反胶束法合成了用表面活性剂分子磺基琥珀酸双 2 乙基己酯钠盐 (AOT)进行表面修饰的CdS纳米粒子 (记为CdS/AOT SO-3) ,研究了这种纳米粒子在正庚烷(heptane)和吡啶 (Py)溶剂中的荧光及光解行为 .发现其在正庚烷中荧光很强 ,而Py却强烈地猝灭CdS纳米粒子的荧光 ,用电荷转移猝灭机制进行了解释 .

自组装化学镀银

用三甲氧基巯基丙基硅烷作偶联剂 ,通过溶剂抽提法获得单分子层自组装巯基化的玻璃 .XPS和AES检测了从多层沉积到单分子层形成的过程 .将所得的玻璃用于化学镀银 ,XPS分析表明 ,溶液中新生的银通过S—Ag键的形成结合在自组装膜上 ,银进一步沉积生成光亮的银镜 .对沉积在巯基单分子层自组装后的玻璃上的银层进行SEM和X射线衍射分析 ,结果表明用这种方法得到的镀层牢固度优于常规化学镀银所得银层 ,晶体结构与常规化学镀银所得银层以及金属银的晶体结构一致 .

不同折叠类型蛋白编码基因的密码子使用

对 1 95个编码不同折叠类型蛋白 (5 0种全α结构蛋白 ,6 6种全 β结构蛋白 ,3 7种α +β结构蛋白 ,42种α/β结构蛋白 )基因的密码子使用偏性的方差分析研究表明 ,不同折叠类型蛋白的密码子使用偏性有着显著的区别 .特定折叠类型的蛋白有着特定的编码基因的密码子使用模式 .这一结果表明 ,在蛋白质折叠类型和蛋白质二级结构的预测过程中 ,编码基因的密码子使用偏性可以作为蛋白质一级结构以外的一项重要的预测标准 .

PCR-DGGE法在慢性胃炎病人舌苔菌群结构研究中的应用

在早间未刷牙和进食的情况下,刮取胃炎病人与正常人舌苔,去除杂质,分离菌体,采用酚/氯仿法抽提细菌基因组DNA,并对其中16S rDNA V3可变区进行聚合酶链式反应(PCR)扩增和变性梯度凝胶电泳(DGGE)测定.用Bionumerics软件对DGGE分子指纹图谱进行舌苔菌群结构相似性分析.实验结果表明,采用该方法成功地扩增出16S rDNA V3区片段,为230 bp.DGGE分子指纹图谱结果表明,正常人的舌苔菌群最高相似性为0.74,胃炎病人的舌苔菌群的最高相似性为0.52,正常人的舌苔菌群与胃炎病人的舌苔菌群相似性最高为0.38,即胃炎病人舌苔菌群结构发生了变化.

肺癌细胞株APC基因启动子甲基化对其转录的影响

背景与目的:抑癌基因家族性腺瘤样结肠息肉病易感基因(adenomatous polyposis coli,APC)启动子区的高甲基化在很多肿瘤中被发现,与这些肿瘤的发生发展相关。本实验室在肺癌患者肿瘤组织中检测到APC甲基化率达47%,为了研究其在肺癌细胞株中的甲基化情况,并进一步了解甲基化对其转录的影响,本研究检测了3株肺癌细胞的抑癌基因APC启动子甲基化状态及其对该基因转录水平的影响。方法:提取3株肺癌细胞株(肺腺癌细胞株SPC-A1、小细胞肺癌细胞株NCI-H446、大细胞肺癌细胞株NCI-H460)的DNA,以经转甲基处理和未做处理的脐带血DNA为阳性、阴性对照,亚硫酸氢盐化学修饰后,用甲基化特异性基因扩增(methylation specific-polymerase chain reaction,MSP)和甲基化基因芯片对APC基因启动子1ACpG岛甲基化进行研究,并用实时荧光定量PCR(real time-polymerase chain reaction)技术,以Sybr-GreenⅠ为荧光染料,β-actin基因为内参照,检测mRNA转录;对甲基化阳性的NCI-H460细胞,分别用1、5、10、15μmol/L的5′-杂氮-2'-脱氧胞嘧啶(5-aza-2-deoxycytidine,5-aza-dC)试剂进行脱甲基化,提取RNA,荧光定量检测其转录变化。结果:SPC-A1和NCI-H446细胞APC甲基化阴性,NCI-H460细胞APC甲基化阳性;甲基化芯片检测NCI-H460细胞在APC启动子1A5个CpG位点均存在甲基化(687、707、714、719、726),SPC-A1和NCI-H446甲基化阴性,荧光定量结果NCI-H460的APC转录较SPC-A1和NCI-H446有明显的下降,仅为二者平均的30.04%;经5-aza-dC脱甲基化作用后,NCI-H460细胞的APC表达增加了约5～10倍,其中10μmol/L浓度作用下,APC表达增加最多。结论:肺癌细胞株NCI-H460中存在APC基因高甲基化,5-aza-dC脱甲基化试剂可以激活其转录。