棘突蛋白在冠状病毒跨宿主感染中的作用

冠状病毒感染有相对严格的宿主和组织特异性,其中部分病毒演化中会发生细胞嗜性改变。冠状病毒的跨宿主感染能力主要取决于病毒表面棘突蛋白的变异及其与受体相互作用的特异性改变。棘突蛋白的变异主要集中在受体结合域（RBD）,其他区域也与病毒感染的宿主细胞特异性有关。另外,较大的RNA基因组、独特的套氏亚基因组转录、复制过程中模板转换引起的高频率基因重组等使冠状病毒不断出现毒力或宿主变异,而共感染和持续性感染则为病毒重组及跨宿主感染提供了机会。     

朝仓花椒幼芽转录组测序数据组装及基因功能注释

采用2代Illumina Hi-Seq测序技术对朝仓花椒雌株结果期幼芽的转录组进行测序,构建了转录组数据库,获得49 672 080条Clean Reads数据,包含总长度为4 967 208 000 nt序列数据信息;经拼接组装,获得转录组基因信息长达55 902 243 nt的176 407个Contig片段,再通过进一步拼接,共获得平均长度为878 nt的96 475个Unigene片段。与Nt、Nr、Swiss-Prot、COG、GO、KEGG等数据库进行BLAST信息比对(E-value艽10-5),共获得68 315个注释基因,以及62 150个表达序列标签(EST)。与NR数据库比对,发现花椒转录组基因序列与同科柑橘属的甜橙(Citrus sinensis)和克莱门柚(Citrus clementina)具有较高的同源性,分别为43.96%及41.86%,与其他物种的同源性较低,均不足10%;可将花椒转录组的Unigene的功能通过与COG数据库进行注释比对划分为25类;根据GO数据库的注释,可将其分为生物过程、细胞组分和分子功能3大类共55分支,根据与KEGG数据库的比较分析发现朝仓花椒的转录组数据中含有代谢通路相关基因128类,其中包括多种化合物的代谢途径和次生代谢产物的生物合成途径,其中有较多的次生物质代谢途径,如萜类化合物生物合成途径、黄酮类生物合成代谢途径以及花青素的生物合成途径等。     

冠状病毒蛋白结构基因组研究进展

冠状病毒（coronaviridae / Coronaviruse,CoV）是一类对人及家畜具有严重危害的病原微生物,其中的SARS（Severe Acute Respiratory Syndromes）- CoV更是于2003年引起全球性爆发,对人类健康和全球经济造成了严重威胁和重大损失。冠状病毒拥有目前已知最大的正链RNA基因组。侵染细胞后,它通过直接翻译与不连续转录－翻译得到一系列病毒蛋白,包括非结构蛋白、结构蛋白与附属蛋白。对冠状病毒转录/复制过程具有重要作用的非结构蛋白与附属蛋白,由于与目前研究较为深入的蛋白序列相似性很低,因此系统地开展与冠状病毒转录/复制密切相关的蛋白质的结构基因组研究,不仅能够从分子水平深入了解冠状病毒转录复制的分子机制,而且对于有针对性地设计抗冠状病毒的药物具有非常关键的作用。因此,美国,欧洲及我国的多个研究组实施了与冠状病毒及其相关病原体的结构基因组计划,使人类对冠状病毒蛋白质结构与功能的认识进入了一个新阶段。本文将对目前世界范围内冠状病毒结构基因组研究取得的进展进行综合性地展示与介绍。     

MERS-CoV动物模型研究进展

中东呼吸综合征冠状病毒(Middle East respiratory syndrome coronavirus,MERS-CoV)最早发现于2012年,是继严重急性呼吸窘迫综合征冠状病毒(severe acute respiratory syndrome coronavirus,SARS-CoV)之后,引起人类严重感染的又一种重要冠状病毒。对于该种新发现、致病性强、病死率高的感染性疾病,开发有效的动物模型对于研究疾病的发病过程、致病机理、评估预防与治疗措施的效果等具有重要理论和现实意义。到目前为止,非人灵长类动物如恒河猴、狨猴,小型动物如小鼠、仓鼠、雪貂、新西兰白兔等均被尝试作为MERS-CoV感染的动物模型。其中一些已经用于评估疫苗或药物的干预效果。本文就MERS-CoV动物模型研究进展作一综述。     

新疆天山雪莲转录组注解知识库

新疆天山雪莲(Sasussured involucrata)具有较高的极端低温耐受特性,为低温耐受机制研究提供了一种非常好的模式植物。新疆天山雪莲转录组注解知识库(http://www.shengtingbiology.com/Saussurea KBase/index.jsp)是基于网络数据资源的综合性数据库,由html、Perl、Perl CGI/DBD/DBI、Java和Java Script编程所设计的前端界面和用于数据存取、注释及管理的后端数据库管理系统Postgrel SQL构成。知识库包含基因组数据、转录组原始数据、质量控制数据、GC含量、功能基因序列及注释、功能基因代谢通路、功能基因的注释统计、雪莲与其它物种的转录组或基因组比较分析数据和生物分析软件包等资源。该数据库不仅有利于低温功能基因组学及低温耐受机制研究,而且为冷耐受性状物种的分子育种提供基因资源平台和理论依据。     

SARS冠状病毒分离培养和鉴定的实验研究

建立严重急性呼吸综合征(SARS)冠状病毒分离、培养方法,为SARS冠状病毒动物模型的建立提供实验依据,并根据病毒在体内存活的时间确定检测指标。选用已鉴定为SARS冠状病毒的毒株,经过鼻腔接种感染恒河猴。定期采集咽拭子标本,分离血清或血浆,用Vero细胞进行病毒培养、分离。结果显示,在SARS冠状病毒感染恒河猴后2、5、7天,可以从拭子中分离到病毒,5～15天可在猴肺、脾、肝、肾和淋巴组织中分离到病毒,并用免疫荧光法和RT-PCR方法进行了确定。首次实验证实了SARS冠状病毒可在恒河猴体内复制。SARS病毒的成功分离是SARS冠状病毒动物模型建立的主要依据,在进行疫苗安全性和药效评价等工作中,病毒分离可作为药物筛选、疫苗评价的重要指标。     

人类和模式生物标准转录数据库Web服务系统"StdTransDb"的技术实现

以RefSeq数据库和已测序基因组序列为模板,通过大规模计算得到代表转录各层次信息的"标准转录数据库",并利用通用网关接口技术,建立了人类和模式生物标准转录数据集Web服务系统。用户提交RefSeq记录号或自由注释词,可检索获得序列的全部信息,实现对基因结构解析的在线计算。目前系统覆盖了人、拟南芥、水稻、大鼠、小鼠、斑马鱼等6个物种,拥有数据记录18万余条。为深入研究人类及其他物种转录组提供了重要工具,并为进一步分析真核基因的可变剪接方式提供了坚实的数据基础。     

全球人冠状病毒抗体领域研发现状与发展趋势

抗体在疾病的诊断、治疗和预防方面发挥着重要作用。随着2019新型冠状病毒(SARS-CoV-2)感染引起的肺炎不断传播,如何研发针对该病毒的抗体迫在眉睫。基于IncoPat数据库的专利信息和Cortellis数据库的药物信息,采用定量分析与定性调研相结合的方法,从申请趋势、技术分布、国家/地区分布、机构分布以及市场现状等维度对人冠状病毒抗体领域的专利进行态势分析。结果表明美国是专利技术拥有量最大的国家,中国是专利保护的重点国家。中国科学院等3家国内机构进入全球前十位。人冠状病毒抗体产品研发主要以SARS和MERS为主,部分MERS抗体已进入临床阶段。研究结果为2019冠状病毒病(COVID-19)的相关抗体研发提供数据参考与决策支撑。     

草地贪夜蛾雄性成虫和5龄幼虫的转录组比较分析

【目的】草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda是一种新近入侵我国的重要害虫。本研究旨在对草地贪夜蛾雄性成虫和5龄幼虫两个不同发育阶段的转录组进行比较分析。【方法】利用高通量测序技术对草地贪夜蛾雄性成虫和5龄幼虫进行转录组测序和数据组装,并对转录组数据进行功能注释和比较分析。【结果】经de novo组装共获得209 002条转录本,平均长度为687.55 bp,N50为982 bp。共有46 198条(57.43%) unigene在至少一个数据库中获得功能注释,其中1 713条(2.13%) unigene在所有数据库中均能获得注释。在GO数据库中获得205 269条unigene的注释,主要包括68个功能分类;在KEGG数据库中共有3 408条unigene得到注释,涉及277个代谢通路。共鉴定到424个嗅觉相关的基因,并且在雄性成虫和5龄幼虫之间的表达存在差异。通过比较转录组分析,在雄性成虫中鉴定到9 162个上调和6 399个下调差异表达基因(DEGs);功能富集分析发现在上调DEGs中涉及信息素以及信号转导的代谢通路显著富集,而下调DEGs中涉及解毒相关的通路显著富集。【结论】这些转录组数据为探究草地贪夜蛾的生长发育、嗅觉相关功能基因以及候选分子靶标提供资源信息。     

人冠状病毒感染的血清学检测技术进展

人冠状病毒是一类能引起人急性呼吸道感染的病毒,通常引起普通感冒症状,严重者能造成呼吸窘迫综合征甚至死亡。针对人冠状病毒感染的实验室检测,尤其是免疫学检测技术近年来已有大量研究与应用报道。我们简要综述人冠状病毒感染血清学检测技术的最新进展。     

2019新型冠状病毒信息库

2019年12月在中国武汉开始爆发的新型肺炎已造成全球25个国家/地区的31516人感染、638人死亡(截止2020年2月7日16时),引起该肺炎的病毒被世界卫生组织命名为2019新型冠状病毒(2019-nCoV)。为促进2019-nCoV数据共享应用并及时向全球公众提供病毒的相关信息,国家生物信息中心(CNCB)/国家基因组科学数据中心(NGDC)建立了2019新型冠状病毒信息库(2019nCoVR,https://bigd.big.ac.cn/ncov)。该信息库整合了来自德国全球流感病毒数据库、美国国家生物技术信息中心、深圳(国家)基因库、国家微生物科学数据中心及CNCB/NGDC等机构公开发布的2019-nCoV核苷酸和蛋白质序列数据、元信息、学术文献、新闻动态、科普文章等信息,开展了不同冠状病毒株的基因组序列变异分析并提供可视化展示。同时,2019nCoVR无缝对接CNCB/NGDC的相关数据库,提供新测序病毒株系的基因组原始测序数据、组装后序列的在线汇交、管理与共享、国际数据库同步发布等数据服务。本文对2019nCoVR数据汇交、管理、发布及使用等进行全面阐述,以方便用户了解该信息库各项功能及数据状况,为加速开展病毒的分类溯源、变异演化、快速检测、药物研发以及新型肺炎的精准预防与治疗等研究提供重要基础。     

基于蛋白质互作网络的COVID-19对肺动脉高压的影响机制

通过构建肺动脉高压差异基因和冠状病毒侵入人体后免疫反应相关基因的互作网络,探索COVID-19对肺动脉高压的影响机制。首先通过Meta分析挖掘肺动脉高压相关差异表达基因;其次通过SARS-CoV侵染人体后的基因表达数据,挖掘主要功能通路;最后构建肺动脉高压差异表达基因和冠状病毒主要功能通路基因的互作网络,挖掘网络的显著功能模块。发现肺动脉高压与血管平滑肌细胞、成纤细胞、T/B细胞免疫过程、转录调节因子通路、Toll样信号通路等密切相关,互作网络发现ITGAM、HBB、VCAM1、IL1R2等基因是COVID-19感染肺动脉高压患者的重要调节基因。通过肺动脉高压与冠状病毒感染机体后蛋白质互作网络探索了COVID-19对肺动脉高压的影响机制,为肺动脉高压感染COVID-19的研究及治疗提供了新思路。     

藏茵陈基源植物皱边喉毛花的全长转录组信息分析

皱边喉毛花为藏药藏茵陈基源植物之一,其包含丰富的药用成分。为进一步了解皱边喉毛花转录组,丰富其基因注释、代谢通路等遗传信息,该研究利用PacBio测序平台对皱边喉毛花叶片进行全长转录组测序。结果表明:(1)全长转录组测序共获得17 Gb的高质量数据,对795 698 个CCS序列进行聚类和去冗余,最终获得87 814 条高质量的全长转录本。(2)与7个数据库比对后,共有277 451 条转录本注释成功,其中注释到NR数据库的转录本最多,有39 214 条。26 396 条转录本成功注释到KOG数据库中,共有26 个子类。39 104 条转录本注释到KEGG数据库中,涉及6 个主要通路和40 个子通路。39 102 条转录本注释到GO数据库中,按分子功能、生物学过程和细胞成分3大类对注释成功的转录本进行分类。(3)SSR分析共鉴定到22 861 个SSR,其中单碱基重复最为丰富; 共检测到1 874 个转录因子和15 166 个长非编码RNA(LncRNA),而注释到转录本最多的转录因子家族是C3H。(4)筛选出55 条与单萜类及黄酮类化合物合成相关的转录本。该研究结果丰富了皱边喉毛花的转录组信息,为进一步筛选皱边喉毛花药用成分合成相关的关键基因提供了重要的遗传资源。     

基于PacBio Iso-Seq红棕象甲全长转录组测序分析

[目的]建立红棕象甲Rhynchophorus ferrugineus全长转录组数据库,深入挖掘红棕象甲基因数据信息.[方法]采用高通量测序平台,利用二代测序(Illumina RNA-seq)校正三代测序(PacBio Iso-Seq)的方法对红棕象甲进行全长转录组测序,并对转录组数据进行生物信息学分析.[结果]红棕象甲全长转录组平均长度为2 302 bp,N90长度为1321 bp,N50长度为2 785 bp;经CD-Hit程序去冗余,获得转录本63 801条,主要长度范围为0.5-6 k.基因功能注释表明,在NR、Swiss-Prot、KEGG、KOG、GO、NT和Pfam数据库中,分别有50 280、40 109、47 197、33 511、27 707、27 253和27 707条转录本被注释;其中,12 508条转录本均在7个数据库中有注释,54 999条转录本至少在一个数据库有注释.此外,经鉴定或预测,获得2 184个可变剪接(AS)、66 230个SSR、2 084个转录因子(TFs)和9 618条长链非编码RNA(LncRNA).CDS长度的主要分布范围为0-2 500 nt.[结论]本研究获得了红棕象甲全长转录组数据库,为红棕象甲后续分子生物学基础研究奠定基础.     

泽兰实蝇雄性附腺高通量转录组测序数据组装和分析

泽兰实蝇Procecidochares utilis Stone是恶性杂草紫茎泽兰Eupatorium adenophorum Spreng重要的专食性天敌。为进一步开发泽兰实蝇的基因资源,深入了解其遗传信息,本研究采用Illumina HiSeq 2000高通量测序技术对泽兰实蝇的雄性附腺组织进行了转录组测序,构建了转录组数据库,获得62 684 346条Clean Reads数据;拼接组装后获得89 195条Unigene数据,平均长度为898 bp;与NR、NT、KO、SwissProt、PFAM、GO、KOG七大数据库进行Blast信息比对(E-value为10~(-5)),共获得52 743个注释基因;与NR数据库比对发现,泽兰实蝇雄性附腺转录组基因序列与瓜实蝇Bactrocera cucurbitae具有较高的同源性,为29.1%;将泽兰实蝇转录组的Unigene的功能通过与KOG数据库进行注释比对划分为25类;GO数据库注释可分为3类,即细胞组分、生物过程和分子功能,共包括65个分支;KEGG分析发现,泽兰实蝇转录组数据中按照代谢通路可分为92类,利用Blast蛋白库比对和Estscan软件进行CDS预测,获得长度大于300 nt的CDS共48 509个;通过SSR分析,共获得69 352个SSR标记,数量最高的SSR类型为单碱基重复,为47 139条,出现频率为67.97%,最少的是五碱基重复SSR,只有27条,出现频率仅为0.039%。本研究中获得的转录组信息可为今后进行泽兰实蝇分子标记的开发和关键基因的克隆及功能分析等研究提供基础数据。     

通过SARS和MERS对COVID-19的最新认识

自新型冠状病毒肺炎疫情暴发以来,有关新型冠状病毒的研究非常多,且借鉴对冠状病毒的现有研究,2019新型冠状病毒的感染机理也逐步认识。对于这种新型冠状病毒引起的肺炎的诊疗措施及相关药物的开发也已经开展,通过对其感染过程及受体的研究,各种抗病毒类药物再一次引起我们的兴趣。基于此前出现的SARS冠状病毒、MERS冠状病毒,以及现今的2019新型冠状病毒三种感染人的冠状病毒,本综述主要论述冠状病毒的发展进化史、传播源及传播途径、病毒的感染与复制、预防措施以及诊疗手段。     

肿瘤生物信息学数据库

恶性肿瘤已经成为严重危害人类健康的主要疾病之一。近年来,高通量检测技术迅速发展,成为肿瘤研究的重要手段之一,使得与肿瘤相关的组学数据迅速积累。这些数据对于研究肿瘤的发生发展机制具有重要意义。对海量生物学数据的管理和挖掘已经成为癌症研究的基础与重要方向。主要介绍人类肿瘤研究中经常用到的生物信息学数据库,包括综合性数据库、基因组、转录组、蛋白组、表观遗传组数据库等。在总结国内外肿瘤数据库发展现状的基础上,讨论了目前数据库开发存在的问题,旨为现有的研究提供帮助。