大数据时代的整合生物信息学

随着生物数据测量技术的不断发展,生物数据的类型、内容、复杂度不断增加,生物信息学已迈入大数据时代。面对大数据时代多模态、多层次、高维度、非线性的复杂生物数据,生物信息学需要发展相应的方法和技术进行有效整合生物信息学研究与应用。本文对大数据时代整合生物信息学所涉及的数据整合、方法整合、系统整合及相关问题进行梳理和探讨。     

2-12烷基-6-甲氧基环己基-2,5-二烯-1,4-二酮(DMDD)抗弥漫大B淋巴瘤的作用及机制*

目的:探讨2-12烷基-6-甲氧基环己基-2,5-二烯-1,4-二酮(DMDD)抗弥漫大B淋巴瘤(DLBCL)的作用及分子机制。方法:动物实验取4周龄BALB/C小鼠,分5组,20只/组,腹股沟注射DLBCL细胞株OCI-LY19细胞1 × 10⁷ cells/ml 每只0.1 ml,两天后分别灌胃0、1、5、25、125 mg/kg剂量的DMDD,1次/2天,给药的第18日,杀10只小鼠,取瘤组织称重,记录剩余小鼠的生存期。细胞实验取OCI-LY19细胞加入96孔培养板,每孔100 μl 1×10⁵ cells/ml,分别加入100 μl DMDD使其终浓度分别为0、1、5、25和125 μmol/L,作用0、24、48和72 h,设三复孔,MTS法检测细胞增殖活性;根据细胞增殖实验结果,选择0 μmol/L、5 μmol/L和25 μmol/L的DMDD作为后续用药浓度作用OCI-LY19细胞24 h,流式细胞仪分析凋亡率,hoechst染色观察细胞核型,JC-1染色观察线粒体膜电位,LDH释放实验评估药物细胞毒性,qPCR、Western blot分析基因转录和表达水平。结果:动物实验表明:与0 mg/kg用药组比,1～125 mg/kg DMDD能抑制小鼠瘤组织生长并延长其生存期(P＜0.01)。细胞实验表明:DMDD用药组OCI-LY19细胞增殖活性明显降低、凋亡水平显著增加(P＜0.01),细胞核出现碎裂、凝集和凋亡小体及线粒体膜电位下降,LDH释放率显著增加(P＜0.01),细胞内caspase-3和bax基因的转录表达和IκBα的磷酸化水平显著上调,bcl-2、bcl-xL、jak2和stat3基因的转录和蛋白表达水平明显受抑(P＜0.01)。结论:DMDD通过抑制JAK2/STAT3和NF-κB信号通路中JAK2、STAT3和p-IκBα的表达,下调BCL-2/BAX、活化Caspase-3,最终激活OCI-LY19细胞线粒体凋亡的内源性通路而促进了DLBCL细胞凋亡,抑制了OCI-LY19细胞增殖,具有抗DLBCL的作用。     

密度对大蹼铃蟾蝌蚪生长发育和存活率的影响初探

为了分析密度对大蹼铃蟾Bombina maxima蝌蚪生长发育和存活率的影响,将大蹼铃蟾蝌蚪分别饲养在A组(30只/L)、B组(60只/L)和C组(90只/L)3个不同的密度条件下,每天定时定量喂食和换水,每隔5 d测量和记录1次蝌蚪的全长、尾长、体宽和死亡数,并用相关性和线性回归进行分析。结果表明:密度与全长、尾长和体宽都具有显著的负相关性(P0.05),相关性系数r值为:A组B组C组;以各组密度为自变量,大蹼铃蟾蝌蚪全长、尾长和体宽为因变量的线性回归斜率表现为:A组B组C组。大蹼铃蟾蝌蚪的生长率随密度的增加而减小。密度与存活率具有显著相关性(r=0.877,P0.01),存活率在饲养早期较高,中后期逐渐降低,且高密度下的存活率始终小于低密度。推测高密度饲养下的大蹼铃蟾蝌蚪较早进入变态期,且密度越大,蝌蚪进入变态期时的全长、尾长和体宽越小。     

美洲大蠊microRNA的初步研究

美洲大蠊Periplaneta americana是一种世界性的卫生害虫,但其提取物有较高的药用价值。本研究对饲养的雌雄美洲大蠊成虫进行microRNA测序,分别在雄性和雌性中得到12 155 616条和9 847 263条序列。序列长度主要为18～23 nt,且在22 nt和29 nt处有2个峰值。将所得序列与数据库(NCBI、Rfam)进行比对注释,最终在雄性成虫中鉴定到57种已知的microRNA和152种潜在的新microRNA,在雌性成虫中鉴定到53种已知的microRNA和94种潜在的新microRNA。差异表达分析发现只有一种microRNA:miR-750在雌雄之间差异表达,其在雌虫中表达量显著高于雄虫。本研究首次在基因组水平研究了美洲大蠊microRNA的组成并对其功能进行了预测,为其后续研究奠定了基础。     

美洲大蠊提取物促组织修复作用机制研究进展

基础研究和临床实验都已证实康复新液等美洲大蠊Periplaneta americana提取物对烧伤、外伤、溃疡和术后创面修复等具有良好的治疗效果。本文综述了美洲大蠊提取物促组织修复作用机制,主要包括降低炎症反应、提高免疫和抗氧化活性、调节细胞生长因子表达、调控创面愈合相关信号通路等,为阐明美洲大蠊促修复作用的分子机制及其开发利用提供了科学参考。     

基于高速逆流色谱的大极性海参多肽分离方法研究

本文通过对HEMWat溶剂体系中28种常用溶剂系统单相以及整体极性进行系统分析,探讨了无法用常规J型逆流色谱实现对大极性化合物实现有效分离的原因。根据分析结果建立了一种以分离物质理化性质为基础选择潜在改性剂,样品在溶剂系统上相中的溶解程度为判断指标进行筛选逆流色谱溶剂系统改性剂,进而得到适宜的溶剂系统对大极性海参多肽样品进行系统分段方法。经过两步分离,共得到8个随极性分布的海参多肽片段,为海参多肽最佳活性物质的追踪和筛选提供了技术支持。     

东北刺人参falcarindiol制备及其抗结肠癌作用机制研究

为建立一种快速高效的falcarindiol(FAD)制备程序并探讨其抑制结肠癌细胞HCT-116增殖作用与调控细胞周期阻滞相关基因之间的关系。研究使用硅胶柱色谱富集及制备HPLC分离纯化得到了FAD单体,依据波谱数据鉴定其结构;采用MTS法检测FAD对结肠癌细胞HCT-116的细胞毒活性,运用流式细胞术、RT-qPCR以及Westernblotting法分别检测FAD对结肠癌细胞HCT-116周期影响、周期阻滞基因β-catenin、cyclinD1和c-myc的mRNA水平及蛋白表达的作用。结果显示建立制备HPLC方法可以较快速稳定地得到较高纯度的FAD。FAD对结肠癌细胞HCT-116具有明显的细胞毒活性,与HCT-116细胞作用24、48、72h的IC50值分别为8.1±1.4、4.6±0.5、3.2±0.4μmoL/L。此外,FAD将HCT-116细胞周期阻滞在G2/M期,且能够显著下调Wnt/β-catenin通路中的β-catenin、cyclinD1和c-myc基因的转录及表达。据此推断FAD可能是通过调节Wnt/β-catenin信号通路阻滞HCT-116细胞生长周期进而抑制其细胞的增殖来产生抗结直肠癌的作用。     

钱江源国家公园体制试点区功能分区对黑麂保护的有效性评估

功能分区是统一协调国家公园不同保护管理目标的主要措施, 对于国家公园的有效管理有重要意义。钱江源国家公园是我国首批国家公园体制试点区之一, 被分为核心保护区、生态保育区、游憩展示区和传统利用区4个部分, 对应不同的保护管理措施。本研究分析了钱江源国家公园体制试点区现有功能分区与其首要保护对象黑麂(Muntiacus crinifrons)的适宜栖息地之间的空间关系。在红外相机调查获取的94个黑麂分布点的基础上, 结合海拔、地形、植被特征、人为活动干扰等15个环境特征变量, 采用MaxEnt模型预测国家公园内黑麂适宜栖息地的空间分布。结果表明, 黑麂倾向于出现在森林较为原始和道路密度较低的区域, 其适宜栖息地面积42.5 km ², 占国家公园总面积的16.9%。其中, 69.3%的黑麂适宜栖息地位于核心保护区, 30.4%位于生态保育区, 表明国家公园现有功能分区能很好地满足黑麂栖息地保护的需求。此结果也证明黑麂可以作为其分布范围内保存较好的亚热带森林生态系统的指示性物种。通过生境恢复、廊道建设和跨省共建促进黑麂栖息地的完整性保护, 是加强该区域黑麂栖息地保护的关键措施。     

我国生态环境大数据建设方案实施及其公开效果评估

生态环境大数据建设是新一代环境管理手段,也是我国建设"数据强国"的基本要求。在《生态环境大数据建设总体方案》实施2年后,针对31个省级、27个省会城市、6个大数据建设试点城市的环境保护厅/局落实生态环境大数据的建设进行调查分析,通过文献分析和资料调查,全面评估我国生态环境大数据建设的总体状况,以期为生态环境大数据建设的下一步工作提供建议。结果表明,尽管生态环境大数据建设在数据资源整合方面取得了较大进步,但在地区发展、机构建设、数据共享开放和大数据应用等方面还存在着许多问题,针对这些不足,提出了未来几年我国生态环境大数据建设的发展方向,包括扩充环境信息中心相关职能、推进大数据整合与共享、加强国际交流和提升大数据在重点领域的应用范围。