建立在系统生物学基础上的精准医学

面对生命复杂性的巨大挑战,研究者提出了整合基因组、蛋白质组和代谢组等多组学数据,以及整合从分子到生理病理表型数据的系统生物学研究策略,利用该策略建立以个体为中心的多层级人类疾病知识整合数据库,并在此基础上形成可用于疾病精确分类的生物医学知识网络,进而发展出未来能够为每个个体提供最好医疗护理的精准医学。     

基因组规模代谢网络模型构建及其应用

微生物制造产业的发展迫切需要进一步提高认识、设计和改造微生物细胞代谢的能力,以推动工业生物技术快速发展。随着微生物全基因组序列等高通量数据的不断积聚和生物信息学策略的持续涌现,使全局性、系统化地解析、设计、调控微生物生理代谢功能成为可能。而基于基因组序列注释和详细生化信息整合的基因组规模代谢网络模型(GSMM)构建为全局理解和理性调控微生物生理代谢功能提供了最佳平台。以下在详述GSMM的应用基础上,描述了如何构建一个高精确度的GSMM,并展望了未来的发展方向。     

Meta-Mesh——元基因组数据分析系统

随着元基因组数据的不断增多,建立一个包含高品质的元基因组样本(也称为"微生物群落")数据的集成化的分析平台成为可能,使得微生物群落样本能够被有效分析、比较与搜索,从中发现更加深入的生物学意义。然而,一方面目前大部分元基因组数据库仅仅提供了简单的数据存储,缺乏良好的样本注释或者仅仅提供了很少的分析功能。另一方面,用于计算微生物群落数据相似性的方法所能够接受的样本数据量非常有限。长期以来,科学家们一直在寻找有效的方法计算海量微生物群落之间的相似性,从而研究样本之间的相似度并发现元基因组数据信息的相关性。Meta-Mesh是一个全新的在线元基因组分析系统,它包括元基因组数据库和分析平台,可以对元基因组样本进行系统、有效地分析,并实现样本的群落结构比较和精确搜索。其中,元基因组数据库已经从公共领域和内部实验室收集了超过7 000个高品质、带有有效注释的样本。同时,Meta-Mesh的分析平台提供了多种在线分析工具,可以对元基因组样本进行群落的结构分析与注释,多角度比较,并能通过快速索引策略和群落结构相似性算法在数据库中高效搜索近似的样本。Meta-Mesh通过"人体微生物群落样本的数据库搜索识别"以及"基于相似度矩阵的样本的聚类"等一系列的元基因组研究案例证明了其分析方面的性能。作为一个在线的元基因组数据库和分析系统,Meta-Mesh将服务于元基因组样本的快速分析、识别、比对、搜索等相关领域。     

宏蛋白质组学信息分析的基本策略及其挑战

宏蛋白质组学是一门新型科学,它运用质谱技术规模化地采集自然界微生物种群的蛋白质信息,并结合多种组学数据,开展微生物种群的遗传特征及其生物功能的研究.宏蛋白质组学的信息分析与传统蛋白质组学方法有较大的不同,亟需拓展新的分析思路.由于宏蛋白质组的研究对象是复杂度极高的微生物样品,因此,需要构建尽可能囊括样本中所含微生物的基因组信息的物种数据库.面对庞大的数据库,必须考虑到分析过程中所消耗的计算资源和鉴定结果的质控标准,因此,需要高度优化库容量、搜库、假阳性控制等参数.鉴于宏蛋白质组数据中广泛存在复杂的同源蛋白质序列,因此,需要充分利用NCBI数据库中的分类信息进行匹配,并运用LCA算法过滤处理才能将蛋白质有效地归组到物种.本文立足于宏蛋白质组学信息分析,从宏蛋白质组的数据库建立、蛋白质归并、生物学意义发掘等几个方面着手,对该领域的发展现状、面临挑战以及未来研究方向进行了评述.     

食品微生物蛋白质组指纹图谱数据解析与应用的研究

作为蛋白质组支柱技术的基质辅助激光解析电离飞行时间质谱可直接将样品点靶,生成微生物的蛋白质指纹图谱与数据库中的相关数据比对匹配后,由相关软件给出鉴定结果。本文围绕样品处理方式、谱图数据处理、谱图格式等,介绍蛋白质指纹图谱数据的解析与应用。通过构建标准化的食品微生物蛋白质指纹图谱数据库,并实现数据库资源及时有效的扩充,能为我国食品微生物快速检测提供良好的技术支撑平台。     

生命与健康大数据中心资源

生命与健康多组学数据是生命科学研究和生物医学技术发展的重要基础。然而,我国缺乏生物数据管理和共享平台,不但无法满足国内日益增长的生物医学及相关学科领域的研究发展需求,而且严重制约我国生物大数据整合共享与转化利用。鉴于此,中国科学院北京基因组研究所于2016年初成立生命与健康大数据中心(BIG Data Center, BIGD),围绕国家人口健康和重要战略生物资源,建立生物大数据管理平台和多组学数据资源体系。本文重点介绍BIGD的生命与健康大数据资源系统,主要包括组学原始数据归档库、基因组数据库、基因组变异数据库、基因表达数据库、甲基化数据库、生物信息工具库和生命科学维基知识库,提供生物大数据汇交、整合与共享服务,为促进我国生命科学数据管理、推动国家生物信息中心建设奠定重要基础。     

基于Web的水稻芯片数据注释和分析平台

国际水稻基因组测序计划(IEGSP)顺利完成, 水稻基因的研究也进入了后基因组研究阶段. 水稻基因芯片数据注释分析是一项重要的功能基因组学研究内容, 它为理解水稻基因的生物学意义提供了帮助. 本研究开发了一个基于Web的水稻基因芯片数据注释和分析平台(RiceChip), 它比同类的注释数据库更加全面快捷. 本平台共由5个功能模块组成: BioChip模块为水稻基因表达数据提供快速检索和高级检索, 可依次按照Probe Set ID, Locus ID, Analysis Name等字段进行检索; BioAnno模块整合多个生物学数据库, 为水稻基因提供基因功能、蛋白质结构、生物代谢途径以及转录调控等方面的注释信息; BioSeq模块则收集水稻基因组的序列信息, 支持对水稻基因与芯片探针的序列查询; BioView模块是系统图形可视化的核心模块, 提供友好的访问界面与结果输出, 方便研究人员使用; BioAnaly模块结合R/Bioconductor统计分析工具提供高通量芯片数据的在线分析. 本系统从不同的方面依次提供了数据检索、基因注释、序列分析、数据可视化和数据分析等功能, 其数据收集的全面性与功能分析的强大性在同类水稻基因芯片数据注释和分析平台中都较突出.     

系统生物技术在工业(药用)微生物菌种选育与高通量筛选中的应用

系统生物学时代,各种高通量组学技术产生了大量数据。一些旨在挖掘数据和整合信息的计算机建模技术也逐渐用于系统水平定量分析细胞代谢。模型有助于指导实验设计,实验结果反过来检验和优化模型,虚实结合,有利于在系统层面认识复杂的代谢过程。根据这些信息,可以设计、优化工业微生物代谢特征,高表达目标代谢物。本文综述了系统生物技术在工业(药用)微生物育种和高通量筛选中的最新应用进展。     

系统生物学

随着人类基因组测序计划的完成和后基因组时代的到来,国际上基因组、转录组、蛋白质、代谢组乃至表型组工作的相继开展,随着各种类型功能基因组数据的爆炸性增长,信息整合和数据挖掘的重要性显得尤为突出。有人将细胞的基因组、转录和蛋白质组综合起来称为操纵子组(Operomics)来研究功能,正体现了这种认识。 同时,随着研究的深度和复杂性增加,从生物     

元蛋白质组分析——研究微生物生态功能的新途径

随着对微生物纯化培养和元基因组学研究的不断深入,积累了大量的微生物基因组信息,元蛋白组分析将促进我们对基因组功能的理解。目前,对微生物群落的元蛋白质组(metaproteome)的研究已成为后基因组时代进一步认识微生物生态功能的有效途径。对这一新技术的介绍结合元蛋白质组的提取和鉴定方法、元蛋白质组在研究微生物生态功能上的应用进行了综述,并对这一新的研究领域所面临的困难与挑战进行了讨论。     

Curcuminoids as inhibitors of thioredoxin reductase: A receptor based pharmacophore study with distance mapping of the active site

Curcumin is the yellow pigment of turmeric that interacts irreversibly forming an adduct with thioredoxin reductase (TrxR), an enzyme responsible for redox control of cell and defence against oxidative stress. Docking at both the active sites of TrxR was performed to compare the potency of three naturally occurring curcuminoids, namely curcumin, demethoxy curcumin and bis-demethoxy curcumin. Results show that active sites of TrxR occur at the junction of E and F chains. Volume and area of both cavities is predicted. It has been concluded by distance mapping of the most active conformations that Se atom of catalytic residue SeCYS498, is at a distance of 3.56 from C13 of demethoxy curcumin at the E chain active site, whereas C13 carbon atom forms adduct with Se atom of SeCys 498. We report that at least one methoxy group in curcuminoids is necessary for interation with catalytic residues of thioredoxin. Pharmacophore of both active sites of the TrxR receptor for curcumin and demethoxy curcumin molecules has been drawn and proposed for design and synthesis of most probable potent antiproliferative synthetic drugs.     

A Unique Protease Cleavage Site Predicted in the Spike Protein of the Novel Pneumonia Coronavirus (2019-nCoV) Potentially Related to Viral Transmissibility

正Dear Editor,In December 2019, a novel human coronavirus caused an epidemic of severe pneumonia(Coronavirus Disease 2019,COVID-19) in Wuhan, Hubei, China(Wu et al. 2020; Zhu et al. 2020). So far, this virus has spread to all areas of China and even to other countries. The epidemic has caused 67,102 confirmed infections with 1526 fatal cases     

Comparative morphology of the carpel in the Liliaceae: Hewardieae, Petrosavieae, and Tricyrteae

The young pistils in the melanthioid tribes, Hewardieae, Petrosavieae and Tricyrteae, are uniformly tricarpellate and syncarpous. They lack raphide idioblasts. All are multiovulate, with bitegmic ovules. The Petrosavieae are marked by the presence of septal glands and incomplete syncarpy. Tepals and stamens adhere to the ovary in the Hewardieae and the Petrosavieae but not in the Tricyrteae. Two vascular bundles occur in the stamens of the Hewartlieae and Tricyrtis latifolia. Ventral bundles in the upper part of the ovary of the Hewardieae are continuous with compound septal bundles and placental bundles in the lower part. Putative ventral bundles occur in the alternate position in the Tricyrteae and putative placental bundles in the opposite. position in the Petrosavieae. The dichtomously branched stigma in each carpel of the Tricyrteae is supplied by a bifurcated dorsal bundle.     

Entwicklungsgeschichte und Ultrastruktur von Pollenkitt und Exine bei nahe verwandten entomophilen und anemophilen Angiospermensippen derAlismataceae,Liliaceae, Juncaceae,Cyperaceae, Poaceae undAraceae

Some closely related members of the monocotyledonous familiesAlismataceae, Liliaceae, Juncaceae, Cyperaceae, Poaceae andAraceae with variable modes of pollination (insect- and wind-pollination) were studied in relation to the ultrastructure of pollenkitt and exine (amount, consistency and distribution of pollenkitt on the surface of pollen grains). The character syndromes of pollen cementing in entomophilous, anemophilous and intermediate (ambophilous or amphiphilous) monocotyledons are the same in principal as in dicotyledons. Comparing present with former results one can summarize: 1) The pollenkitt is always produced in the same manner by the anther tapetum in all angiosperm sub-classes. 2) The variable stickiness of entomophilous and anemophilous pollen always depends on the particular distribution and consistency of the pollenkitt, but not its amount on the pollen surface. 3) The mostly dry and powdery pollen of anemophilous plants always contains a variable amount of inactive pollenkitt in its exine cavities. 4) A step-by step change of the pollen cementing syndrome can be observed from entomophily towards anemophily. 5) From the omnipresence of pollenkitt in all wind-pollinated angiosperms studied one can conclude that the ancestors of anemophilous angiosperms probably have been zoophilous (i.e. entomophilous) throughout.

     

Identification and Characterization of the First Equine Parainfluenza Virus 5

正Dear Editor,Parainfluenza virus 5 (PIV5), known as canine parainfluenza virus in the veterinary field, is a negative-sense,nonsegmented, single-stranded RNA virus belonging to the Paramyxoviridae family (Chen 2018). The virus was first reported in primary monkey kidney cells in 1954 (Hsiung1972), then it has been frequently discovered in various     

Pathogenic Characterization and Full Length Genome Sequence of a Reassortant Infectious Bursal Disease Virus Newly Isolated in Pakistan

<正>Dear Editor,Infectious bursal disease (IBD) is one of the most important diseases of the poultry. The IBD virus (IBDV), a nonenveloped virus belonging to the Birnaviridae family with a genome consisting of two segments of double-stranded RNA (segments A and B), targets B lymphocytes of bursa of Fabricious leading to immunosuppression. In Pakistan,poultry farming is the second biggest industry and IBD is the second biggest disease threating the poultry sector.However, there is limited genome information of IBDV