太湖湖滨带生态系统健康评价

根据湖滨带生态系统的特点,运用综合健康指数法建立了湖滨带生态系统健康评价体系,由目标层、准则层、指标层构成,其中准则层由湖滨带水质状况、底泥状况、植被状况、其它生物状况(浮游动物、浮游植物、底栖动物)、岸带物理状况5项组成,指标层由总氮、总磷、溶解氧、挺水植物覆盖率等15项指标构成。采用专家打分法、熵值法分别确定了准则层、指标层的权重系数。对太湖湖滨带33个点位进行了采样分析,并进行无量纲化处理后应用到所建立的评价体系中。评价结果显示33个点位中为"很健康"、"健康"、"亚健康"、"疾病"、"严重疾病"的分别占0%、24.2%、21.2%、51.5%及3.0%,也即超过一半的点位处于"疾病"状态。只有东太湖刚刚超过"健康"分数的下限,东部沿岸、贡湖、南部沿岸均处于"亚健康"状态,而梅梁湾、竺山湾、西部沿岸属于"疾病"状态,且竺山湾的生态健康状态最差。该评价结果与太湖湖滨带各分区的实际调查情况相符合,评价方法可靠性、可行性较强,可为其它湖泊湖滨带的生态系统健康评价提供一定的参照。     

蛋白质复合物结构预测的集成分子对接方法

蛋白质分子间相互作用与识别是当前生命科学研究的热点,分子对接方法是研究这一问题的有效手段．为了推进分子对接方法的发展,欧洲生物信息学中心组织了国际蛋白质复合物结构预测（CAPRI）竞赛．通过参加CAPRI竞赛,逐步摸索出了一套用于蛋白质复合物结构预测的集成蛋白质一蛋白质分子对接方法HoDock,它包括结合位点预测、初始复合物结构采集、精细复合物结构采集、结构成簇和打分排序以及最终复合物结构挑选等主要步骤．本文以最近的CAPRI Target 39为例,具体说明该方法的主要步骤和应用．该方法在CAPRI Target 39竞赛中取得了比较好的结果,预测结构Model 10是所有参赛小组提交的366个结构中仅有的3个正确结构之一,其配体均方根偏差（L_Rmsd）为0．25nm．在对接过程中,首先用理论预测和实验信息相结合的方法来寻找蛋白质结合位点残基,确认CAPRI Target 39A链的A31TRP和A191HIS,B链的B512ARG和B531ARG为可能结合位点残基．同时,用ZDock程序做不依赖结合位点的初步全局刚性对接．然后,根据结合位点信息进行初步局部刚性对接,从全局和局部对接中挑出了11个初始对接复合物结构．进而,用改进的Rosetta Dock程序做精细位置约束对接,并对每组对接中打分排序前200的结构进行成簇聚类．最后,综合分析打分、成簇和结合位点三方面的信息,得到10个蛋白质复合物结构．竞赛结果表明,A191HIS,B512ARG和B531ARG三个结合位点残基预测正确,提交的10个蛋白质复合物结构中有5个复合物受体一配体界面残基预测成功率较高．与其他参赛小组的对接结果比较,表明HoDock方法具有一定优势．这些结果说明我们提出的集成分子对接方法有助于提高蛋白质复合物结构预测的准确率．     

人分泌型磷脂酶A2-IIA的功能性动力学特征研究

目的 人分泌型磷脂酶A₂-IIA（secretory phospholipase A₂ group IIA,sPLA₂-IIA）在调节细胞脂质代谢和信号传导中具有重要作用,参与了多种急、慢性炎症反应。研究其动力学和变构与功能的关系具有重要意义。方法 利用弹性网络模型（elastic network model,ENM）、微扰响应扫描（perturbation-response scanning,PRS）和蛋白质结构网络（protein structure network,PSN）方法对来自人sPLA₂-IIA的31个分子的结构动力学和变构效应进行分析,并探索其动力学共性和特异性与功能的关系。结果 结果表明,对酶的催化和结构稳定起关键作用的催化残基和参与二硫键形成的半胱氨酸残基具有低运动性,这是对酶共有功能的要求;而涉及与钙离子或膜结合的5个结构区域具有高运动性,它们体现了酶成员的特异性。另外,高运动性区域在PRS分析中显示出对外界微扰响应的高敏感性,表明其在变构调节中起重要作用,而低敏感性残基则在维持结构稳定方面发挥了重要作用。残基运动相关性分析发现,人sPLA₂分子催化位点周围的强相关运动有利于酶催化功能的发挥。结论 本研究有助于深入理解人sPLA₂-IIA成员分子的动力学及功能性变构机制,可为药物设计和准确设计具有精细调节活性的蛋白质提供指导。     

湖南省大通湖百余年环境演化历史及营养物基准的建立

科学有效地治理退化湖泊需要知晓湖泊的演化历史, 并设立合理的参照目标(即环境基准)来及时评判治理效果。湖南省大通湖位于经济发达的长江中下游地区, 发挥着重要的湖泊水生态系统服务功能。在强烈的人类活动干扰下, 该湖近年来生态系统退化严重, 但其水环境演变的历史缺少详细的记录。研究对大通湖沉积钻孔的年代、烧失量、化学元素、沉积物总磷(TP)和沉积硅藻等沉积指标进行了分析, 重建了大通湖百余年来的环境变化历史。结果表明: 在人类干扰加强和气候变化的共同作用下, 大通湖生态系统及环境发生了显著的变化, 硅藻群落由中营养属种Aulacoseira granulata占优过渡到以富营养浮游类型Stephanodiscus hantzschii、S. minutulus占优的过程, 揭示了该湖自1980s以来显著的富营养化过程; 对应的, 其他沉积指标亦发生了显著的变化。冗余分析揭示出沉积物总磷(TP)和铅(Pb)含量是影响湖泊环境演化的2个显著变量, 这表明工农业发展带来的营养和重金属输入对大通湖环境演化影响巨大。利用区域-总磷转换函数重建了大通湖过去百余年湖水总磷变化历史, 选择1850s人类活动相对较弱时期的湖水总磷(50—60 μg/L)及沉积物磷的浓度(600 mg/kg)值作为该湖的基准环境, 为湖泊的富营养化治理提供修复目标。     

由G_o期过渡到S期时温度敏感突变株tsAF-8的Pre-rRNA基因的活化

用0.5％低血清培液使tsAF-8细胞进入G_o态后,再培养于含正常量(10％)血清的培液中,分别在允许温度(33.5℃)、非允许温度(39.5℃)、放线菌素D(0.03μg/ml)(33.5℃)或丁酸钠(5mmol/L)(33.5℃)的条件下,用~3HTdR放射自显影检测G_o期tsAF-8细胞进入S期的过程,并用银染核仁组织区(NOR)的方法观察pre-rRNA基因(rDNA)的活化程度。在允许温度时G_o期细胞进入S期,pre-rRNA基因被活化。在非允许温度或低浓度放线菌素D(33.5℃)条件下,G_o期细胞不进入S期,pre-rRNA基因也不活化。5mmol/L丁酸钠(33.5℃)条件下细胞不能进入S期,而pre-rRNA基因被活化,但活化程度较低。     

基于GNM方法研究人TDP-43-DNA相互作用动力学及关键位点

TAR DNA结合蛋白43（transactive response DNA binding protein 43，TDP-43），一种可变剪切因子，可以特异性地结合富含TG序列的DNA，涉及多种神经退行性疾病. 分子动力学模拟方法虽然是研究分子间相互作用强有力的工具，但它非常耗时，且难以对有大的构象变化的体系进行充分采样来研究其变构行为. 本工作使用粗粒化的基于弹性势的高斯网络模型（Gaussian network model，GNM）研究人TDP-43与靶标DNA间相互作用的动力学. 进一步地，利用本课题组之前提出的基于GNM的热力学循环方法识别TDP-43与DNA相互作用的关键残基，其微扰引起了大的结合自由能的变化. DNA结合后，TDP-43上富含正电残基的loop1和loop3片段有较大的柔性损失，这反映了它们在识别和结合中的诱导契合作用. 另外发现，基于热力学循环的方法不仅识别到一些与DNA特异性相互作用有关的重要残基，而且识别到一些远离结合界面但在结合引起的分子构象变化中发挥重要作用的残基. 本研究有助于理解TDP-43与DNA的特异性相互作用，可为药物设计提供重要信息，另外该方法可以很方便地拓展到其他蛋白质-核酸相互作用动力学的研究.