R/parallel – speeding up bioinformatics analysis with R

Background  

R is the preferred tool for statistical analysis of many bioinformaticians due in part to the increasing number of freely available analytical methods. Such methods can be quickly reused and adapted to each particular experiment. However, in experiments where large amounts of data are generated, for example using high-throughput screening devices, the processing time required to analyze data is often quite long. A solution to reduce the processing time is the use of parallel computing technologies. Because R does not support parallel computations, several tools have been developed to enable such technologies. However, these tools require multiple modications to the way R programs are usually written or run. Although these tools can finally speed up the calculations, the time, skills and additional resources required to use them are an obstacle for most bioinformaticians.     

根据R基因保守区分离小麦R基因类似序列

用根据核苷酸结合位点（nucleotide binding site,NBS)和丝氨酸／苏氨酸蛋白质激酶域设计的2对简并性引物,以小麦－簇毛麦6VS／6AL易位系的cDNA为模板进行PCR扩增,扩增产物克隆到pGEM-T载体中,经测序,共获得具有NBS结构域特征的片段克隆9个和具有丝氨酸／苏氨酸蛋白质激酶域特征的片段的克隆1个。将克隆之间核苷酸序列同源性高于90％的克隆归为一类,把9个NBS片段分为6类。这6类抗病基因类似序列（resistance gene analogs,PGA)均具有阅读框,并与已克隆的小麦抗条锈病基因γr、大麦抗白粉病基因Mla1和Mla6、拟南芥的抗病基因RPS2以及其他一些抗病基因在NBS保守区内具有高度的同源性。用小麦中国春缺体－四体初步将它们分别定位于小麦第一、第二和第五部分同源群上,进一步用5′－RACE技术获得RGA N5的5′端,发现期编码产物的N端还具有6个亮氨酸拉链（leucine zipper,LZ),与RPS2的N－端有较高同源性。     

根据R基因保守区分离小麦R基因类似序列

用根据核苷酸结合位点(nucleotide binding site, NBS)和丝氨酸/苏氨酸蛋白质激酶域设计的2对简并性引物,以小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系的cDNA为模板进行PCR扩增.扩增产物克隆到pGEM-T载体中,经测序,共获得具有NBS结构域特征的片段克隆9个和具有丝氨酸/苏氨酸蛋白质激酶域特征的片段的克隆1个.将克隆之间核苷酸序列同源性高于90%的克隆归为一类,把9个NBS片段分为6类.这6类抗病基因类似序列(resistance gene analogs, RGA)均具有阅读框,并与已克隆的小麦抗条锈病基因Yr10、大麦抗白粉病基因Mla1和Mla6、拟南芥的抗病基因RPS2以及其他一些抗病基因在NBS保守区内具有高度的同源性.用小麦中国春缺体-四体初步将它们分别定位于小麦第一、第二和第五部分同源群上.进一步用5′-RACE技术获得RGA N5的5′-端,发现其编码产物的N端还具有6个亮氨酸拉链(leucine zipper, LZ),与RPS2的N-端有较高同源性.     

R2R3-MYB调控果实花色苷合成的研究进展

果皮颜色是决定果实品质和商品价值的重要因子之一,R2R3-MYB转录因子对花色苷的生物合成起着重要的调控作用。本综述从R2R3-MYB转录因子对花色苷合成的正负调控作用,特异性及与其它因子共同调控的花色苷合成网络等方面,介绍了近年来国内外R2R3-MYB在果树上调控花色苷合成的研究。并对今后果树上果实着色的研究作了展望,旨在为进一步开展本领域研究提供相关依据。     

Röntgenometrische Vermessung der submikroskopischen Räume in Gerüstsubstanzen

Ohne ZusammenfassungDie vorliegende Röntgenuntersuchung wurde mit Unterstützung der Albert Barth-Stiftung der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich im Röntgenlaboratorium des 1. Chemischen Institutes der Universität Wien durchgeführt. Herrn Prof. Dr. H. Mark möchte ich für die gewährte Gastfreundschaft und seiner Assistenz für die tatkräftige Förderung der Arbeit meinen besonderen Dank aussprechen.     

R2R3型MYB转录因子HbMYB88结构和功能分析

R2R3-MYB转录因子参与植物生长发育、激素信号传导和逆境响应等生物过程。为了揭示橡胶树MYB家族成员结构与功能,从橡胶树热研73397（RY73397）叶片中克隆HbMYB88的cDNA全长。该基因长为1 848 bp,含1 440 bp的ORF,编码479个氨基酸。HbMYB88蛋白序列包含2个SANT保守结构域,存在HTH三级结构,与拟南芥AtMYB88、AtMYB124具有高度相似性。AtMYB88、AtMYB124与干旱等逆境相关且未划分亚族。qRT-PCR分析发现HbMYB88在橡胶树茎和花中表达量高,在根、叶片、树皮和胶乳中表达量极低。热研73397组培苗叶片喷施过氧化氢（H₂O₂）和脱落酸（ABA）等处理后,HbMYB88表达量受诱导显著上调表达。表明HbMYB88与橡胶树抗旱等逆境反应有关,为深入研究其结构和功能打下基础。     

犬MC1R基因R306ter与毛色性状相关性研究

目的　分析犬MC1R基因中R30 6ter位点多态性与犬毛色表型的相关性 ,为遗传育种 ,培育出更加优良的实验用犬奠定基础。方法　采用PCR SSCP技术 ,对MC1R基因R30 6ter位点进行基因多态性检测 ,分析位点多态性与毛色性状之间的相关性 ,并对该位点进行克隆测序。结果　PCR SSCP分析结果表明 ,R30 6ter位点序列具有多态性 ,表现为C、D二个等位基因和CC、CD及DD三种基因型。对R30 6ter多态性片段克隆测序发现 ,MC1R基因在编码第 30 6位氨基酸的密码子处存在一个由CGA到TGA的终止突变。结论　经统计分析结果表明在杂种犬中MC1R基因多态性与毛色性状不存在显著的相关性 ,这可能是由于外科手术学教学用犬是杂种犬 ,其遗传背景不同所致。由于MC1R基因的R30 6ter位点内存在碱基变异 ,因此在杂种犬中表现出明显的PCR SSCP多态性     

R NAi 影响因素初探

自1998年发现RNA干扰现象以来,RNAi已经成为一个新兴的实验技术,广泛应用于基因功能分析、肿瘤和疾病的基因治疗等研究领域。在进行RNAi实验时,效果的持久性、毒副作用、先天性免疫和病毒逃逸这些因素与实验效果密切相关。本文就这些突出因素做一综述,以期给从事RNAi实验的研究者们提供参考。     

未日拯救R计划

2011年3月的一个深夜。希格家的门铃突然响起。可等他开门一看,屋外却连个人影都没有,只有一个包裹放在地上,里面装着一个古怪的石头盒子,还有一封信。亲爱的希格:你好吗?距离我们上次见面已经过去了30还是40年?呃,反正很多年了。不知你还记得我这个大胡子叔叔吗?呵呵,那时你还是个小婴儿,不对,你好像四五岁了……对不起,最近我的脑子越来越糊涂了,这也     

苦荞R2R3-MYB转录因子调控原花青素生物合成的研究

基于苦荞花期转录组数据,该研究筛选并克隆获得一个黄酮代谢相关的MYB类转录因子,并命名为FtMYB23。该基因ORF框长879bp,编码292个氨基酸;系统进化树分析显示,FtMYB23与SG5-MYB亚家族成员聚为一簇,属于典型的R2R3-MYB型转录因子。β-半乳糖苷酶滤纸分析表明,其具有转录激活活性。FtMYB23过表达转基因拟南芥株系的表型分析表明,3个阳性株系的种皮颜色均呈现出比野生型更深的褐色,其叶中原花青素含量均极显著增加(P 0.01),分别为野生型的4.68、3.5和2.8倍。qRT-PCR分析表明,转基因拟南芥中黄酮合成相关的AtCHS、AtCHI、AtF3H、AtF3′H、AtFLS、AtDFR和AtBAN等基因的表达量显著升高(P 0.05),而AtTT12的表达量极显著降低(P 0.01)。研究认为,FtMYB23作为典型的Subgroup5-MYB(SG5-MYB)激活型转录因子,通过促进黄酮合成途径早期关键酶基因的表达,从而提高原花青素的合成与积累。     

拟南芥R2R3-MYB类转录因子在环境胁迫中的作用

MYB转录因子是植物转录因子中最大的家族之一,以含有保守的MYB结构域为共同特征,分为三个亚族（R1／2-MYB、R2R3-MYB和R1R2R3-MYB）,其中含有两个MYB结构域的R2R3-MYB成员最多,广泛参与植物次生代谢调控、细胞形态发生、胁迫应答、分生组织形成及细胞周期控制等。近年来,R2R3-MYB在植物逆境胁迫中的作用引起了广泛关注,本文综述了拟南芥R2R3-MYB蛋白在环境胁迫响应中作用的研究进展。     

大豆根系中应答镉胁迫的R2R3-MYB基因分析

非生命活动所需的重金属镉(Cd),在土壤中以低浓度存在时,便可以产生极强的毒性,影响植物的生长发育。MYB转录因子是植物中最大的转录因子家族之一,近年的研究表明其广泛参与多种生物学过程。为了解大豆根系中应答镉胁迫的MYB基因,本研究将发芽7天的大豆苗在镉浓度为75μmol·L~(-1)的培养基中处理0、4、8、12和48 h,采用Illumina HiSeq高通量测序平台对大豆根系进行转录组测序分析,获得16个与镉胁迫应答息息相关的R2R3-MYB基因。氨基酸序列分析表明,这16个MYB转录因子均含有4个保守元件,且均含有R2、R3保守结构域。参考拟南芥R2R3-MYB亚组分类进行系统发生学分析,发现它们分为S1、S2、S8、S15、S17、S20和S22 7个亚组。大豆根系中MYB基因差异表达分析结果显示,镉胁迫条件下,16个R2R3-MYB基因的表达量均发生变化,且表达量变化均在2倍以上,其中6个基因表达下调,最大下调倍数达17倍,10个基因表达上调,最大上调倍数为11倍。进一步分析发现,大豆根系中的MYB基因主要通过调控重金属镉的吸收、转运、解毒过程来缓解镉的毒害作用。本研究通过对大豆根系中应答镉胁迫的R2R3-MYB基因分析,为大豆抗重金属镉育种提供基因资源和理论基础。     

Accuracy of Optimized Chemical-exchange Parameters Derived by Fitting CPMG R 2 Dispersion Profiles when R 2 0a ≠ R 2 0b

The transverse relaxation rate, R₂, measured as a function of the effective field (R₂ dispersion) using a Carr-Purcell-Meiboom-Gill (CPMG) pulse train, is well suited to detect conformational exchange in proteins. The dispersion data are commonly fitted by a two-site (sites a and b) exchange model with four parameters: the relative population, p_a, the difference in chemical shifts of the two sites, δω, the correlation time for exchange, τ_ex, and the intrinsic relaxation rate (i.e., transverse relaxation rate in the absence of chemical exchange), R₂⁰. Although the intrinsic relaxation rates of the two sites, R₂^0a and R₂^0b, can differ, they are normally assumed to be the same (i.e., R₂^0a = R₂^0b = R₂⁰) when fitting dispersion data. The purpose of this investigation is to determine the magnitudes of the errors in the optimized exchange parameters that are introduced by the assumption that R₂^0a = R₂^0b. In order to accomplish this goal, we first generated synthetic constant-time CPMG R₂ dispersion data assuming two-site exchange with R₂^0a ≠ R₂^0b, and then fitted the synthetic data assuming two-site exchange with R₂⁰ = R₂^0a = R₂^0b. Although all the synthetic data generated assuming R₂^0a ≠ R₂^0b were well fitted (assuming R₂^0a = R₂^0b), the optimized values of p_a and τ _ex differed from their true values, whereas the optimized values of δω values did not. A theoretical analysis using the Carver–Richards equation explains these results, and yields simple, general equations for estimating the magnitudes of the errors in the optimized parameters, as a function of ( R₂^0a − R₂^0b).     

不同年龄白发性高血压大鼠肾脏AT1R和AT2R的表达

目的本研究观察不同月龄自发性高血压大鼠（SHR）肾脏ALR和ALR表达,初步探讨AT1R和AT2R在高血压发生、发展过程中的可能作用。方法1月龄组（S1）、2月龄组（S2）、3月龄组（S3）、6月龄组（S6）和9月龄组（墨）雄性SHR共5组,每组各6只,各组均有相应月龄匹配的Wistar-Kyoto大鼠（WKY）作对照。采用RBP-I型大鼠血压心率测定仪测量大鼠尾动脉收缩压（SBP）;放免法测定血浆血管紧张素Ⅱ（AngⅡ）;免疫组化染色结合计算机图像分析方法测定肾脏AT1R和ALR表达水平。结果（1）SHR SBP随着月龄的增加而上升,S6后趋于稳定。（2）1个月后SHR血浆AngⅡ浓度均高于S1（P〈0.05）,而S2、S3、S6和S9之间无明显差别（P〉0.05）;1个月后SHR血浆AngⅡ浓度均高于相应配对的WKY组（P〈0.05）;而WKY各月龄组均无明显差别（P〉0.05）。（3）SHR肾脏AT1R随着月份的增加而增加（P〈0.05）,且高于相应配对的WKY组（P〈0.05）。SHR肾脏ABR随着月份的增加而降低,S6明显降低（P〈0.05）,S6和S9比较无明显差别（P〉0.05）;且均低于相应配对的WKY组（P〈0.05）。WKY各月龄组AT1R和AT2R无明显差别（P〉0.05）。结论SHR肾脏AT1R表达水平比WKY高,并随着年龄的增加而递增;AT2R表达水平比WKY低,并随着年龄的增加而降低。     

拟南芥R2R3-MYB家族第22亚族的结构与功能

拟南芥R2R3-MYB转录因子在拟南芥生长发育、代谢及响应生物和非生物胁迫的调控网络中具有重要作用。根据保守的氨基酸序列,R2R3-MYB转录因子被分为25个亚族,其中第22亚族包含AtMYB44、AtMYB77、AtMYB73和AtMYB70 4个基因,主要响应生物和非生物胁迫。文章从基因功能的相似性、基因表达的一致性和基因结构的保守性3方面综述了第22亚族的4个基因,并综合讨论了其在结构与功能上的冗余性和多样性。