单基因扰动实验的并行自适应灰关联聚类算法研究

为有效进行大数据量单基因扰动的生物学实验,基于自适应灰关联聚类算法,提出一个并行自适应灰关联聚类算法,并行处理大数据量的单基因扰动,并建立相应的基因调控网络.计算结果表明,该并行算法具有很好的并行性能.

产生Tuned模板的基因扰动优化法研究与分析

提出一个基于基因优化产生Tuned模板的新方法——基因扰动优化法(GDO法)。首先在初始模板群体中,根据求得的适应度值较好的少数几个模板,确定为优秀模板;然后对优秀模板中的每个基因分别进行扰动,根据扰动前后适应度值增加(或减少),确定每个优秀模板的两个优秀基因;最后,对优秀基因的数值引入扰动,得到一组新模板,进入下一代的计算,如此不断地优化得到最佳Tuned模板。经理论分析和对真实图像分类的实验证明,GDO法是一个很有潜力的优化方法。

工业微生物遗传和环境扰动的调控和适应进化

开发工业微生物,使其利用可再生的原料生产生物燃料、大宗化学品、食品添加剂和营养品、药物以及工业酶等,是发展生物产业的基础。工业微生物高产和胁迫抗性等鲁棒性状受复杂遗传调控网络控制,其改造需要从全基因组尺度进行系统的全局的多位点的扰动,以达到快速积累多样性基因型突变并产生所期望的表型。文中对工业微生物鲁棒性状的遗传调控与胁迫响应机制、基因组全局扰动与多位点快速进化以及细胞水平氧还平衡的全局扰动进行了简要综述,未来需要继续借助系统生物学和合成生物学手段,进一步加强对工业环境下工业微生物鲁棒性状调控机理的解析与建模预测以及系统的工程改造。

基于转录组特征基因反向匹配方法发现抗流感病毒化合物BIX02189

流感病毒是RNA病毒,分甲、乙、丙、丁4型,其中甲型流感病毒和乙型流感病毒可引发人类急性呼吸道疾病,全球每年约30万患者死于流感感染。流感病毒的生命周期高度依赖宿主,靶向宿主因子已经成为抗病毒药物研究的重要策略。本研究通过转录组特征基因反向匹配(transcriptome signature reversion,TSR)方法,计算获得干预多宿主因子的抗流感病毒化合物列表,评价列表中化合物体外抗流感病毒活性,最终获得活性化合物BIX02189。结果显示,BIX02189具有广谱抗流感病毒活性,抗甲流病毒H1N1(A/Puerto Rico/8/1934)和乙流病毒(B/江西新建/BV/39/2008)的半数有效浓度(half maximal effective concentration,EC_(50))分别为17.1和9.4μmol·L^(-1),其中抗甲流活性优于利巴韦林(97.9μmol·L^(-1))。转录组间无监督学习相似性成簇分析显示,BIX02189的抗流感病毒主要机制可能通过干预Raf/MEK/ERK通路,实现对流感病毒颗粒的生成和释放的阻断。