同源建模关键步骤的研究动态

应用同源建模的蛋白质结构预测已经成为一种快速获得蛋白质结构的技术,这种技术也将成为完成结构基因组计划的有力工具。同源建模是指寻找与目标序列同源而且有实验测定结构的蛋白质作为模板,从而构建目标序列的结构模型的方法。限制这种方法的应用主要是同源建模的关键步骤,即目标与模板之间序列比对和环区建模的准确性。当模型的准确性达到令人信服的程度时,更为精确的计算机辅助药物设计和改造蛋白质,甚至设计全新功能的蛋白质将成为可能。综述了从算法和策略上提高同源建模关键步骤准确性的研究进展。

黄曲霉毒素B1致癌毒性相关基因的生物信息学分析

黄曲霉毒素是广泛存在于食品中的对人类危害最大的、最常见的霉菌毒素,其中黄曲霉毒素B1是致癌毒性最强的一种。为了筛选与黄曲霉毒素B1致癌作用密切相关的基因,利用生物信息学技术对从GEO数据库中下载的三组相关的人基因组芯片实验数据集作系统的聚类分析,并对候选基因进行初步的数据库检索。首先选取数据集中表达比值相差2倍以上的基因做聚类分析,然后对聚集结果中表达趋势最为接近的差异基因作生物信息学数据库的检索,最后发现KRT15、PCNA、MMP1等多条基因与黄曲霉毒素B1关系紧密。通过对三组基因组芯片数据的生物信息学分析,找出了多条可能是黄曲霉毒素B1致癌毒性相关的关键基因,为进一步研究黄曲霉毒素诱导癌症发生、发展的具体机理提供了新的思路。

结核分枝杆菌环介导恒温扩增(LAMP)快速检测方法的评价

目的对国内建立的结核分枝杆菌DNA环介导恒温扩增(loop-mediated isothermal am-plification,LAMP)快速检测方法进行了介绍和评价。方法实验菌株来源于北京结核病胸部肿瘤研究所。以结核分枝杆菌作为研究对象,设计了4条LAMP引物特异地识别结核分枝杆菌中gyrB基因的6个特殊区域。所有的菌株样本提取DNA作为模板,加入LAMP反应管后,65℃恒温反应60min即可。其结果可以通过肉眼观察到的颜色变化来判断。结果实验共验证了79株临床和标准菌株。对于菌株的培养物,LAMP实验的灵敏度为100%,特异度为92%。结论结核分枝杆菌LAMP快速检测方法是一种快速、可靠的结核分枝杆菌诊断方法。

siRNA pro 2.0:siRNA理性设计在线程序

siRNA作为基因功能研究和临床治疗的重要工具,已经引起了科学界的广泛关注,世界上许多学术和商业机构也开发了相应的siRNA设计程序.近年来,随着对siRNA机制研究的不断深入,尤其是2004年Reynolds提出siRNA理性设计规则之后,许多新的理论极大地推动了siRNA设计程序的发展.本文根据2003至2006年以来对siRNA机制的研究进展,在原有的设计程序siRNApro的基础上进行了更新并推出了2.0版,为siRNA作用机制的研究和siRNA相关产品的开发提供更优质的理性设计服务.

同源建模在纤维素酶分子改造中的应用

同源建模技术(homology modeling)给蛋白质的研究带来了新的希望,在理论上解决了结构预测和功能分析以及蛋白质工程实施方面所面临的难题。纤维素酶(cellulase)是能水解纤维素生成纤维二糖和葡萄糖的一组酶的总称。对纤维素酶的研究目前已经发展到结构功能分析、理性设计等方面。由于实验方法不能胜任全部纤维素酶结构的测定工作,故以计算机为依托的同源建模技术便发挥着重要作用,它在纤维素酶分子改造中的应用主要有:家族同源分析、研究功能氨基酸的作用机理、基于分子结构的理性设计、预测突变体结构和新功能等。随着同源建模技术自身的不断完善,以及分子对接、分子动力学模拟等技术的发展,计算机模拟技术将在酶分子的改造过程中显示出巨大的生命力。

多目标优化的非编码RNA比对及预测

为更好地优化多个代价函数,提出一种多目标模拟退化算法,在运算过程中对多目标进行优化,从而得到边界上不同方向的最优解,介绍进化过程中的非编码RNA结构,并在此基础上提出RNA多重比对及预测并行模型。实验结果表明,该模型能有效提高解的精度和多样性。

霍乱弧菌O1群和O139群基因分型方法

构建SXT整合酶基因扩增BcII内切酶消化体系,建立霍乱弧菌O1群和O139群的快速检测,根据SXT基因设计合成引物,PCR扩增目的片断,对PCR产物用BcII限制性内切酶酶切分析。结果显示:50株菌株的检出率为100%,扩增产物及酶切片段与预期的靶序列长度和限制酶谱分析相一致。扩增霍乱弧菌O1群和O139群的SXT整合酶基因并经过BcII内切酶酶切分型的方法简易、快速、特异性好,为该病快速诊断和分子流行病学调查提供了新的技术手段。

特异性siRNA质粒的构建及其抑制癌细胞中mcl-1表达的研究

本文构建了靶向mcl-l基因构建的特异性siRNA重组质粒,在细胞水平检测的其抑制效果,并筛选出能高效抑制mcl-l基因表达的siRNA重组质粒,针对mcl-1的特异性siRNA重组质粒,将其转染到人肝癌细胞HepG2,用Rt-PCR(实时荧光定量PCR)方法和WesternBlot方法分别检测转染前后mcl-1mRNA水平和Mcl-1蛋白表达水平,比较对应不同位点的两个siRNA重组质粒对mcl-1的抑制效果。结果表明,Rt-PCR结果显示对应不同位点的两个siRNA重组质粒对mcl-1均可降低mcl-1mRNA水平,最大抑制效率达70.0%,远高于作为对照非相关组;Western-Blot结果显示转染特异性siRNA重组质粒后Mcl-1蛋白表达受到抑制,最大抑制率为44.2%。合理设计的特异性siRNA重组质粒可大幅度下调mcl-1mRNA水平,能有效抑制Mcl-1蛋白表达。

一株耐辐射枯草芽孢杆菌的辐照抗性研究

研究室经过对枯草芽孢杆菌黑色变种进行了两次中子辐照,一次γ辐照和一次紫外线辐照,筛选得到了一株辐射抗性较强的菌株,称为耐辐射株。为了系统地考察这株耐辐射株的辐照抗性,分别以芽孢和营养体为材料,研究了其对中子、脉冲X光和紫外线的耐受性。结果显示,这株耐辐射株与原菌相比,对不同射线的耐受性都有不同程度的提高。但对于不同的辐照,其耐受性上升幅度不同,而且芽孢和营养体状态对辐射耐受的表现也不一致。总的来说,芽孢对各种辐射的耐受性增长相对较少,对不同辐照剂量的表现也较一致。耐辐射株营养体对不同射线在不同剂量下的耐受性表现差异较大：对中子辐照耐辐射株营养体的存活率是原菌的4~5倍,而对脉冲X射线辐照,在各剂量下耐辐射株的抗性表现较一致,大约是原菌的200倍;对UVC辐照耐辐射株营养体比原菌耐受能力,在不同剂量下差异较大,分别提高2.5~66倍。这些结果表明,这株耐辐射株对不同的射线都具有较强的辐射抗性能力,这种能力可能与其DNA损伤修复水平和细胞周期有关。

油菜基因流网络的结构特性与小团体分析

为从系统角度掌握转基因油菜(Brassica campestris)基因流规律,基于常规油菜与十字花科植物杂交的有关文献,构建了油菜基因流网络拓扑图实例并分析其网络结构特性。研究结果表明,该网络节点度服从幂律分布,具有无标度特性。从随机攻击和恶性攻击两个方面对标准结构熵和网络效率2个指标的网络稳健性进行分析,结果显示在随机移除不到10%的顶点时网络表现较好的鲁棒性,但在受到选择性移除10%的顶点时,网络具有极弱的抗攻击性。基于软件UCINET对网络进行了小团体和结构同型性分析,可将网络中298个节点22类十字花科植物划分为2个小团体和5类结构角色,其中甘蓝型油菜在基因流网络小团体中具有关键性作用。这些研究结果可为揭示转基因油菜基因流规律提供新思路,同时也可对转基因油菜商业化种植采取合理的农业生产栽培管理措施提供参考。

结合RNAi技术的三重表达HCV DNA疫苗的构建及其在HepG2细胞中的表达

目的:构建多表位抗原基因、hIL-12、小分子干扰RNA(siRNA)共质粒表达的新型复合丙型肝炎DNA疫苗并在HepG2细胞中表达。方法:设计并合成复合多表位丙肝抗原基因,将其与加强型绿色荧光蛋白(EGFP)基因融合克隆进真核表达载体pVAX1的多克隆位点中;利用pVAX1载体上卡那霉素抗性基因与复制起始位点之间的非功能区域,将带CMV启动子的hIL-12表达单元克隆进该区域的BspH I位点中;同时将8组针对丙肝的siRNA表达单元分别克隆进载体复制起始位点下游非功能区域的MluI位点上,构建三重表达的HCV DNA疫苗pVAX1-HC-EGFP-hIL12-siRNA。以该重组质粒转染人肝癌细胞系HepG2,通过EGFP的荧光标记观察多表位抗原的表达;以靶向EGFP的siRNA做为对照验证siRNA的表达及其干扰效果;ELISA测定培养细胞上清中hIL-12的表达。结果:经酶切鉴定和测序证实三重表达的复合HCV DNA疫苗构建成功。在转染细胞中检测到绿色荧光,证实抗原表达;靶向EGFP的siRNA亦能显著抑制EGFP的表达;转染后48 h hIL-12的检出量为1 289 ng/L细胞上清,72 h检出量为1 712 ng/L细胞上清。结论:成功地构建多表位抗原基因、hIL-12和siRNA共质粒表达的丙肝DNA疫苗,并能在真核细胞中有效表达抗原基因、hIL-12并介导RNA干扰效应。为进一步研究该DNA疫苗抗HCV的免疫治疗和基因治疗效果打下基础。

基于语义的生物学专业搜索引擎设计

在分析生物学数据的特点、生物学家的检索需求和通用搜索引擎的局限性的基础上,引入语义树的思想,提出一种以XML作为数据接口的、基于语义的生物学专业搜索引擎的设计方案,从而为生物学研究工作者提供了一个专业的、个性化的海量信息检索工具.

siRNA理性设计原理分析

siRNA作为基因功能研究和临床治疗的重要工具,已经引起了科学界的广泛关注,世界上许多学术和商业机构也开发了相应的siRNA设计程序。近年来,随着对siRNA机制研究的不断深入,尤其是2004年Reynolds等提出siRNA理性设计规则之后,许多新的理论极大地推动了siRNA设计程序的发展。本文就siRNA设计程序所普遍考虑的设计原理,从基本经验规则、siRNA序列特征、靶mRNA的可接近性、热动力学特征以及特异性检验方法等5个方面进行了分析和论述,为国内科研机构开发自己的siRNA设计程序提供思路和方法。

用于基因芯片数据分析的模块性图聚类方法

图聚类是一种重要的聚类算法,可有效应用于蛋白质作用网络和芯片数据聚类等领域.文中针对现有基因芯片数据图聚类方法的不足,提出了一种基于模块性指标和子图平滑度的全局图聚类方法.为防止算法陷入局部最优解,引入子图平滑度的定义,打散每次聚类结果中产生的平滑度较低的子图,再对得到的单节点进行下一次聚类,经多次迭代后得到全局最优的聚类结果.采用一组基因组表达数据,将该方法和其他4种常用聚类方法(经典图聚类、k均值、SOM及Fuzzy算法)进行比较,结果表明:该方法在聚类过程中的平均类间重叠度和FOM'值总体上优于其他4种算法,在将数据集分类到最佳聚类数39时,其FOM'值分别比上述4种方法低28.41%、19.21%、9.84%和24.67%;其分类准确度高于Fuzzy法和SOM算法,算法执行效率则与SOM算法相近,比Fuzzy法高5.94%.

菠萝蛋白酶生产干燥新工艺

对采用膜法浓缩的菠萝酶浓缩液,探讨喷雾干燥出风温度和喷雾压力对菠萝酶活力得率和含水量的影响,确定最佳操作条件,试验表明:进料量350mL/h、空气流量0.6m3/min、喷雾压力14kPa、进风温度160℃、出风温度60℃。采用喷雾干燥、真空干燥串联工艺对菠萝酶浓缩液进行干燥,酶活性得率为47.1%,最后产品含水量为5.83%。

丙型肝炎病毒多表位DNA疫苗的研究进展

丙型肝炎病毒(hepatitis C virus,HCV)是非甲非乙型肝炎的主要病原,目前还没有有效的预防和治疗手段。多表位DNA疫苗(multi-epitope DNA vaccine,minigenes/epigenes)是指通过筛选与组合优势抗原表位(包括T细胞、B细胞表位)基因,以能产生高效细胞、体液免疫应答进而清除HCV病毒为目的的新型核酸疫苗。其优势在于通过选择最具免疫保护潜力的表位以覆盖尽量多的病毒亚型和诱导全面的机体抗病毒免疫应答,并尽量减少无关、干扰和抑制序列可能产生的负面影响。介绍了近年来国内外在丙型肝炎多表位DNA疫苗方面的研究进展,并展望了其发展方向。

我国SARS疫苗研究的现状

该文初步讨论SARS CoV疫苗的种类 ,详细讨论国内外SARS CoV疫苗研究的最新进展 ,尤其是siRNA等新技术用于SARS CoV疫苗的研究。

基于多目标粒子群的对接函数综合

针对虚拟筛选过程中对接打分函数适应度低及已有数据集不平衡特点,本文提出了基于多目标粒子群优化的对接函数综合评价方法,以求解多个目标和约束条件下的分类器集合权重分配,为解决训练集不平衡状态下分类器优化问题提供了一种有效的方法。实验结果表明该算法提高了虚拟筛选过程中对接打分函数的应用效果。

网格环境下蛋白质多重结构比对的架构及其实现

针对蛋白质多重结构比对需要大量运算的问题,基于渐进式成对结构比对策略,设计了并行化的蛋白质多重结构比对架构及其在网格计算环境下的实现机制.实验结果表明并行算法大大提高了比对效率,减少了比对时间,提高了重用性.该并行蛋白质多重结构比对架构及实现方法可应用于其他的多重结构比对.