宏基因组的生物信息分析

基于高通量测序的宏基因组学研究是近年来的研究热点之一。宏基因组的生物信息分析正在逐渐完善成熟．各种分析软件和流程的开发与应用,极大地促进了宏基因组研究的发展,特别是在遗传与进化、基因发现、宏基因组和人类疾病的相关研究等方面取得了显著成果。本文旨在结合宏基因组学的研究内容和研究方向,对宏基因组的生物信息分析方法进行综述,探讨宏基因组的生物信息分析面临的机遇和挑战。     

STEME系统:一种助力体内定向进化的新工具

通过定向进化(directed evolution)可以快速进行蛋白工程改良及重要基因功能研究,以获得新型农艺性状突变体。近期,中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞团队和李家洋团队合作构建了新型的饱和靶向内源诱变编辑器(saturated targeted endogenous mutagenesis editors, STEMEs),并在植物中实现了基因的定向进化和功能筛选。该系统融合了现有的2种单碱基编辑技术,成功实现在植物体内同时诱导C:G>T:A、A:T>G:C双碱基编辑,通过靶向OsACC羧基转移酶结构域编码序列定向进化出水稻除草剂抗性植株。这种在体内进行基因定向进化的新方法,对于今后农作物重要农艺性状的筛选和功能基因研究具有重要作用。本文对STEME系统的组成、编辑效率和应用原理进行介绍,并与已有的定向进化方法进行比较,为加速作物种质资源创新研究提供参考。     

Burkholderia xenovorans LB400联苯双加氧酶及突变体对DDTs的降解

DDTs（dichlorodiphenyltrichloroethane,1,1,1-三氯-2,2-双氯苯基乙烷）是一种典型的持久性有机污染物,曾在疟疾防治和农业除虫方面被广泛应用。虽然包括我国在内的很多国家已经禁止使用DDTs,但目前对环境中DDTs的检测发现它仍然广泛存在且具有新的输入源。DDTs的持续存在对近海生态系统和人类健康具有一定危害,因此它所造成的环境污染问题仍然值得关注。由于Rieske型芳香羟化双加氧酶能够起始多种持久性污染物的降解,过去的几十年里一直是芳香化合物降解领域的焦点。[目的] 为探讨联苯双加氧酶对DDTs的降解特性及机制,本研究选取了食异生素伯克霍尔德氏菌LB400（Burkholderia xenovorans）联苯双加氧酶及突变体对p,p''-DDT和o,p''-DDT的降解过程进行研究。[方法] 以BphAE_LB400为亲本,通过两步定点突变将283位的丝氨酸突变为蛋氨酸,获得突变体BphAE_S283M。通过比较亲本酶与突变体对DDTs的催化性能,模拟突变蛋白结构和分子对接等方法,探究其降解特性及机制。[结果] BphAE_LB400和突变体BphAE_S283M都无法降解对位的p,p''-DDT,但突变体BphAE_S283M可以代谢o,p''-DDT并产生2个立体异构体。对接p,p''-DDT的BphAE_LB400和BphAE_S283M的结构分析表明,BphAE_LB400和BphAE_S283M中p,p''-DDT的反应环均不与原晶体结构中的联苯反应环重合。而对接o,p''-DDT的BphAE_S283M的结构分析表明o,p''-DDT的反应环与晶体结构中的联苯反应环距离很近,且2、3位的碳原子与单核铁原子催化中心的距离在0.5 nm以内,此外,BphAE_S283M的催化腔表面积和体积比BphAE_LB400更大,这很可能有助于BphAE_S283M与o,p''-DDT的结合。[结论] 283位氨基酸是影响BphAE_LB400对DDTs的催化代谢能力的关键氨基酸残基,它可以通过调节反应碳原子与催化中心的距离以及催化腔的大小来影响底物特异性。本次研究进一步阐明了283位氨基酸残基的影响机理,为更有效修复DDTs污染提供理论依据和技术支持。     

银杏双黄酮和银杏内酯B与人体肠道菌群体外互作研究

【目的】银杏提取物在防治心血管系统和神经系统疾病方面发挥重要功能。鉴于肠道菌群已被认定为一个新兴的药物作用靶标,研究银杏双黄酮和银杏内酯与人体肠道菌群之间的相互作用具有非常重要的意义,这将为进一步理解银杏提取物的功能和作用机制奠定基础。【方法】本研究使用人体肠道菌群体外批量发酵、细菌总量测定、细菌16S rDNA高通量测序、气相色谱和液相色谱检测等方法,对银杏双黄酮和银杏内酯B单独或复合在体外与人体肠道菌群的相互作用进行研究。【结果】银杏双黄酮和银杏内酯B单独添加对人体肠道菌群总量、肠道菌群结构组成和短链脂肪酸产量没有显著影响。但有意思的是,复合添加银杏双黄酮和银杏内酯B后,Coriobacteriaceae科和Cupriavidus属细菌的比例显著升高,Gemella菌细菌比例显著降低。功能基因预测分析发现,编码K00076、K12143、K07716和K00220的基因在复合添加银杏双黄酮和银杏内酯B后显著富集。K00076和K00220是氧化还原酶,催化CH-OH供体基团的电子转移,可能参与银杏双黄酮和银杏内酯B的代谢和修饰。HPLC检测发现,人体肠道菌群体外对银杏双黄酮和银杏内脂B的降解修饰率分别为70%和35%左右。【结论】体外复合添加银杏双黄酮和银杏内酯B可显著改变肠道某些细菌的丰度。同时,体外研究表明肠道菌群具有代谢修饰银杏双黄酮和银杏内酯B的功能。     

水稻二化螟抗药性监测方法

本文首先介绍了二化螟Chilo suppressalis(Walker)抗药性监测的方法:点滴法和稻苗浸渍法。其中点滴法已有标准化的生测规程,其适用于以触杀作用为主的杀虫剂抗性监测,但无法准确反映以胃毒作用为主的杀虫剂的毒力效果,因此,本文新建了以胃毒作用为主的双酰胺类或微生物杀虫剂Bt等的抗性监测方法———稻苗浸渍法。     

巴氏醋杆菌高酸度醋发酵过程的能量代谢分析

【目的】初步分析了Acetobacter pasteurianus CICIM B7003-02在醋酸发酵过程中的能量代谢状况, 通过强化细胞能量代谢水平以提升菌株高酸发酵的产酸强度。【方法】探明A. pasteurianus CICIM B7003-02在高酸度醋发酵的不同阶段中三羧酸循环底物含量、乙醇呼吸链酶活及能量代谢酶基因的转录水平等代谢特点, 分析用于醋酸发酵的产能代谢途径及其作用。【结果】发现A. pasteurianus CICIM B7003-02在醋酸发酵初期, 主要通过苹果酸/琥珀酸回补偶联有氧呼吸途径产能。进入醋酸快速积累阶段, 乙醇呼吸链为主要供能代谢途径。发酵后期苹果酸/琥珀酸回补途径配合乙醇呼吸链供能。基于上述研究, 采取添加琥珀酸和苹果酸强化细胞产能, 促进高酸度醋发酵强度。【结论】能量供给影响醋杆菌耐酸能力和醋酸生产能力。确定乙醇呼吸链为醋酸发酵的主要供能系统。强化细胞产能手段可达到提高醋酸发酵强度的目的。     

异育银鲫体内盐酸双氟沙星血浆蛋白结合率的变化与其药代动力学研究

为了研究盐酸双氟沙星(difloxacin, DIF)在异育银鲫体内血浆蛋白结合率的变化及其与药代动力学之间的关系, 实验采用超滤法测定了DIF在异育银鲫体内血浆蛋白结合率, 运用HPLC测定其对应时间点药物浓度, 并分析了血浆蛋白结合率变化对DIF体内处置的影响。实验以感染嗜水气单胞菌的异育银鲫为感染组, 健康异育银鲫为对照组。结果显示: 感染组各时间点DIF血浆蛋白结合率均高于对照组, 感染组与对照组DIF血浆蛋白结合率与总药物浓度呈对数关系: y=-9.01ln x+74.34和y=-4.81ln x+65.15, DIF血浆蛋白结合率与游离药物浓度的对数关系式分别为: y=-6.36ln x+64.91和y=-4.36ln x+ 60.63; 感染组和对照组血浆药时曲线均可使用开放性二室模型描述; 感染组DIF的吸收和消除慢于对照组, 其表观分布容积和曲线下面积大于对照组。结果显示异育银鲫体内感染嗜水气单胞菌促使DIF血浆蛋白结合率升高; 血浆蛋白结合率升高导致药物以结合药物的形式储存于血液中可能是导致药物组织分布受限、消除缓慢、长时间滞留于血液原因之一。     

血液净化科室设计中的人因工程因素讨论

?????? 目的 人因工程学是考虑人—机—环境间的关系从而提高工作效率和经济效益的一门学科,希望血液净化科室在设计时引入人因工程学理念,达到改善诊治环境,提高工作效率的目的。 方法 考虑三者需求平衡,通过改造设备、合理布局管道、设计透析单元、引入信息系统等手段达到预期效果。结果 医护和病患对科室环境的满意度较过往高。 结论 考虑人因工程因素可以在科室环境设计中最大程度达到功能和美观的统一。     

电话回访在留置双J管术后出院患者中的应用

目的 探讨电话回访在留置双J管术后出院患者中的应用效果.方法 对2012年1~11月在我科住院治疗的85例留置双J管术后出院患者进行随访,有目的 地对患者进行远期护理和康复指导.结果 通过及时电话回访指导,85例患者均能掌握正确的活动及饮食方法,无出血,无继发感染等并发症,能及时回院拔管,效果满意.结论 电话回访可建立医护患之间方便快捷的沟通方式,为患者提供健康指导,促进医院改进服务质量,提高服务水平,巩固医院与患者之间的和谐关系,为医院树立良好的社会形象.