杰氏棒杆菌L-天冬氨酸α脱羧酶半理性改造及全细胞催化合成β-丙氨酸

β-丙氨酸是多个药物合成的重要砌块，可以通过天冬氨酸α脱羧酶（Pan D）催化L-天冬氨酸脱羧来合成，但普遍在用的Pan D酶活性不高是制约全细胞催化合成β-丙氨酸的瓶颈。因此，本研究通过酶的挖掘，选择将杰氏棒杆菌来源（Corynebacterium jeikeium）Pan D在Escherichia coli中异源表达。对杰氏棒杆菌来源Pan D进行Alaph Fold2建模和分子对接，采用Rosetta虚拟突变确定突变热点，结合薄层层析初筛和纯化后复筛，最终筛选到突变体L39A，其比酶活为13.45 U/mg，相比野生型酶的比酶活（9.6 U/mg）提升了1.4倍。酶学性质表征数据表明，野生型酶和L39A突变体最适p H均为6.5，且在p H 6.0-7.0之间酶活性稳定；两者最适温度为55℃，但L39A热稳定性较野生型提高；突变体酶的催化效率比野生型提升了1.4倍。对突变体进行结构解析发现，39位取代为侧链基团更小的丙氨酸，亲水性增强，增加了关键催化氨基酸58位酪氨酸与其他氨基酸的相互作用，使活性中心周围的区域稳定性提高，从而提高了催化活性。全细胞催化数据表明，在OD600=4...     

虚拟生态技术：概念、体系与应用展望

虚拟生态技术是构建数字化生态系统底座、模拟生态演化过程并建立其在统一时空基准下全局知识分析体系的新技术，是生态学和地理信息科学、计算机科学等多学科交叉融合向现代化、信息化和智能化发展的新方向。研究、发展和应用虚拟生态技术，对生态学学科发展、生态系统管理及区域可持续发展具有重要意义。目前，虚拟生态技术的研究总体处于起步阶段，仍缺乏完备和边界清晰的定义、体系，难以支撑系统性迭代发展和科学性分析。本文从现代生态学主要理论和目的出发，总结了虚拟生态建设的主要内容及技术需求，重点提出了结合虚拟地理环境和数字孪生体技术的虚拟生态关键技术体系，并从应用场景角度分析了虚拟生态技术在大气污染、能源分析中的应用能力，最后，从局部计算点突破和全局技术点融合两方面总结新一代信息技术背景下虚拟生态技术在生态环境全局数字化建设、智能化计算、真实化表达等不同层次递进的发展潜力，丰富和发展支撑我国生态空间资源转型的技术能力。     

动物生理学虚拟仿真实验在生物技术专业学生培养中的应用及其重要性

文章分析了动物生理学虚拟仿真实验在生物技术专业学生培养中的重要性。首先介绍了动物生理学虚拟仿真技术的特点及其优势；然后结合实例阐述了动物生理学虚拟仿真实验在生物技术专业学生培养中的应用，包括提高学生的实验操作能力、深化学生对生理过程的理解，以及培养学生的科学研究思维能力等；最后指出了动物生理学虚拟仿真实验在生物技术专业学生培养中存在的不足和未来的发展方向。文章为教育教学改革提供了思路和借鉴，同时为动物生理学虚拟仿真实验技术的发展进行了一个全面且深入的分析。     

医学信息的虚拟存储及其系统模型的构建

本文引入了医学信息的虚拟存储新理念，用以解决海量医学数据的存储难题，并提出了在上海广电集团所建立的上海远程医学网络平台上的具体设计方案，包括建立虚拟映射，数据访问中数据传输技术的研究以及存储管理的设想。     

基于埃博拉病毒糖蛋白单体结构从中药天然产物库中筛选新型抗病毒化合物CSCD

基于埃博拉病毒跨膜单链糖蛋白(single glycoprotein of ebolavirus,EBOV-sGP)为靶标,运用类药性评估、分子对接、ADME预测、结合自由能计算、分子动力学模拟等计算机虚拟筛选技术,从中药数据库TCMSP中挖掘抗病毒天然产物活性分子。以药效分子托瑞米芬(toremifene)为阳性对照,最终筛选出4个类药性良好的先导化合物MOL006834、MOL000174、MOL002192、MOL012524,它们与EBOV-sGP亲和力及相互作用基团均接近于toremifene。该研究结果可促进从中药天然产物库中提取、设计以及实验合成抗埃博拉病毒的药效分子。     

基于核范数正则化的抗癌药物组合协同作用预测

目的 抗癌药物联合疗法是一种很有前途的治疗策略。针对特定癌症类型，选择高度协同的药物组合，对提高癌症疗效至关重要。然而，确定具有协同作用的药物组合是一项复杂而困难的工作。本研究旨在完全以数据驱动、计算建模的方式优化抗癌药物组合高通量虚拟筛选，为“旧药重新定位新组合”提供理论参考。方法 借鉴矩阵填充思想，构建了基于核范数正则化的计算模型NNRM，用于预测抗癌药物组合的协同得分和协同状态。针对固定细胞系构造对称的协同得分观测矩阵；采用分折技巧将观测矩阵稀疏化；借助“交替方向乘子法”和“软阈值估计”求解模型。结果 将NNRM应用于O’Neil团队发布的数据集，预测的协同得分与观测值之间的均方根误差为14.78，预测的协同状态准确率为0.94，优于随机森林（RF）和支持向量机（SVM），完全可以与深度学习模型相媲美。此外，NNRM预测的部分缺失值结果与已有研究或临床实践相吻合。结论 NNRM可实现大规模、批量预测抗癌药物组合的协同作用，极大地降低了已有模型对数据的要求和计算成本，缩短了高通量虚拟筛选的测试时间，可以作为抗癌药物组合高通量虚拟筛选的可选择工具。     

新型冠状病毒相关靶点小分子抑制剂虚拟筛选

为确定治疗新型冠状病毒(SARS-CoV-2)感染的候选药物,开展了针对SARS-CoV-2的药物虚拟筛选研究。以SARS-CoV-2的刺突蛋白(S蛋白)和3CL蛋白酶(主蛋白酶)作为药物靶点,以美国食品药品监督管理局(FDA)批准上市的2 726个小分子药物作为候选,通过分子对接方法,筛选出了3种(阿巴瑞克(Abarelix)、西曲瑞克(Cetrorelix)、鞣酸(Tannic acid))与S蛋白具有较强结合能力的小分子药物,1种(戈舍瑞林(Goserelin))与3CL蛋白酶具有较好结合能力的小分子药物,它们理论上都具有抑制新型冠状病毒复制的效果。将靶向3CL蛋白酶的候选药物与辉瑞公司开发的药物Paxlovid进行比较,发现其作用位点均集中于3CL蛋白酶的第130-200位的残基周围,具有相似的结合位点与相互作用。此外也对候选药物的物理与化学性质及与基因相互作用进行了分析。本研究可为开发新型冠状病毒感染的治疗药物提供参考。     

山地-绿洲“共轭型”生态牧场理念源起、概念框架与发展模式——以祁连山牧区为例

区域协调发展空间布局及耦合效应是国土空间治理现代化、区域生态保护和高质量发展绕不开的重要命题。本研究利用146户牧户访谈和21次管理部门调研资料，结合卫星遥感数据和文献资料，从“三生”(生产、生活、生态)视角爬梳祁连山草地畜牧业、河西走廊饲草种植业、牧户生计路径策略的历史源起和发展历程。在生态系统服务流理论指导下深入刻画了祁连山与河西走廊农牧耦合系统的空间联系，诠释了祁连山-河西走廊“共轭型”生态牧场概念框架与发展模式。研究认为：(1)2011年“草原生态奖补政策”实施以来祁连山地区植被覆盖度增加显著(P<0.05);传统牧业户、生态移民户的生计多样化指数分别是2.22和2.69,生计能力脆弱；外购草料、舍饲养殖、人工种草、异地借牧(秸秆补饲)、流转草原等是牧户落实草畜动态平衡的基础性生计策略，实现了祁连山草地畜牧业由超载过牧到“超载不过牧”的跨越式转型；(2)祁连山山地系统将生态系统服务(淡水资源供给)外溢至河西走廊绿洲系统以支撑饲草种植业发展，河西走廊饲草种植业提供优质饲草“反哺”祁连山草地畜牧业发展，二者构成了山地-绿洲“共轭空间”;借助外界物质能量输入路径的“虚拟草场”模...