生物多样性理论最新进展

生物多样性是生态系统复杂性的重要特征, 理解多样性的形成和维持机制一直是理论生态学研究的核心议题。本文从三方面概述了生物多样性理论的最新进展。一是物种共存和群落构建, 总结了现代共存理论和基于过程的群落构建理论的新进展。二是物种相互作用, 综述了利用经验数据推断物种相互作用关系和强度的最新方法。三是生态-进化动态, 介绍了生态-进化模型的一般框架及其在生物多样性研究中的应用。最后对生物多样性理论的发展趋势做了展望, 特别是多尺度整合理论和全球变化下的预测理论。     

基于机器学习的药物-靶标相互作用预测*

近年来,随着计算机硬件、软件工具和数据丰度的不断突破,以机器学习为代表的人工智能技术在生物、基础医学和药学等领域的应用不断拓展和融合,极大地推动了这些领域的发展,尤其是药物研发领域的变革。其中,药物-靶标相互作用(drug-target interactions, DTI)的识别是药物研发领域中的重要难题和人工智能技术交叉融合的热门方向,研究人员在DTI预测方面做了大量的工作,构建了许多重要的数据库,开发或拓展了各类机器学习算法和工具软件。对基于机器学习的DTI预测的基本流程进行了介绍,并对利用机器学习预测DTI的研究进行了回顾,同时对不同的机器学习方法运用于DTI预测的优缺点进行了简单总结,以期对开发更加有效的预测算法和DTI预测的发展提供帮助。     

球孢白僵菌转录因子BbMSN2与其结合基序变体的结合特性分析

球孢白僵菌是一种广谱性杀虫真菌,为了探索其转录因子BbMSN2识别启动子核心序列的能力,本研究外源表达并纯化了BbMSN2蛋白,合成了3个含有不同数量核心序列(AGGGG/ CCCCT)的核酸探针和6个核心序列点突变的核酸探针,将BbMSN2蛋白和核酸探针体外结合,通过凝胶迁移实验检测核酸探针及结合蛋白的迁移情况。研究发现,目的蛋白与含有核心序列的核酸探针结合时,核酸探针发生了凝胶迁移现象,其中核心序列数量对凝胶迁移的协同效益不显著。但目的蛋白与核心序列点突变核酸探针结合时,凝胶迁移现象明显减弱。上述结果表明,转录因子BbMSN2可以和含有核心序列核酸探针结合并发生相互作用,且对识别序列具有很强的特异性。本研究为深入探索BbMSN2转录调控机制奠定了试验基础。     

利用系统作图(Systems mapping)研究大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌的互作遗传机制

【背景】物种间相互作用是物种进化的重要推动力,然而如何将基因型和表型关联以及确定在物种相互作用过程中起重要作用的基因均面临挑战。【目的】通过系统作图(Systems mapping)得到两种微生物在相互作用过程中起重要作用的SNPs (Single nucleotide polymorphism),以及随着时间的变化,这些SNPs是如何相互联系进而影响大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌的相互作用。【方法】分别对45株大肠埃希菌、45株金黄色葡萄球菌进行单独培养和混合共培养,通过实时荧光定量PCR(Real-time quantitative PCR,qPCR)进行绝对定量,得到一定时间内各个菌株的生长量,比较相同菌株在不同培养条件下生长情况,以各个菌株重测序结果为基础,结合系统作图得到在相互作用过程中起重要作用的显著SNPs及其相互联系。【结果】通过系统作图分析,获得具有54对显著SNPs组合的三维曼哈顿图,这些组合中41个显著SNPs来自大肠埃希菌,12个显著SNPs来自金黄色葡萄球菌。在上述SNPs中已有6个SNPs所在的候选基因都可以直接或者间接影响微生物的生长量变化,从而影响两种微生物相互作用方式。它们分别是nhaR(E19056)参与生物膜的形成,rhlE(E832164)与核糖体的组装有关,csiD (E2789300)的表达可以使细胞面对恶劣环境,alk B (E2309274)可以参与DNA的损伤修复,sucA(E759230)和yjjW(E4614704)都参与细胞的代谢过程。【结论】系统作图可以检测到物种在相互作用过程中显著SNPs;物种相互作用过程中不同SNPs遗传效应随着时间变化;细菌的相互作用过程是直接遗传效应、间接遗传效应和上位性效应共同产生的结果。     

植物锚蛋白研究进展

锚蛋白重复序列模体是生物体内最普遍的蛋白质序列模体之一,在多种细胞活动中主要介导蛋白质-蛋白质的相互作用。综述了近年来有关锚蛋白参与植物信号传导的研究进展。     

c-Abl蛋白酪氨酸激酶形成同源二聚体

c-Abl是非受体酪氨酸激酶,它在细胞内被一些基因毒性的、氧化的及其它形式的压力所激活。目前研究证明：应用标记的c-Abl发现其在细胞内可以相互形成同源二聚体,并且一分子c-Abl的N末端区域与相应的另一分子的C末端相互作用形成二聚体。实验进一步表明： cAbl SH3 结构域结合到另一c-Abl 分子富含脯氨酸的C-末端约958-982氨基酸区域。如果去除c-Abl 富含脯氨酸的结构域,就会阻止二聚体的形成。这些结果首先证实了c-Abl在细胞内可以相互形成同源二聚体,并暗示着二聚体的形成可能影响着c-Abl活性的调节。     

以聚乙二醇为层析伴侣同时制备SOD、过氧化氢酶和血红蛋白

发展了一条从红细胞裂解液中同时制备超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶和血红蛋白的新工艺。采用0 75 %的聚乙二醇600作为层析伴侣,使血红蛋白直接流过阴离子交换层析柱,同时吸附SOD和过氧化氢酶。经过梯度洗脱获得SOD和过氧化氢酶组分,再经过疏水性相互作用层析与凝胶过滤层析相串联,使SOD和过氧化氢酶得到纯化。纯化后的SOD和过氧化氢酶的比活力分别达到15932u/mg和65918u/mg ,血红蛋白的纯度达到99.9%以上。总回收率为:SOD ,47.4% ;过氧化氢酶,29.6% ;血红蛋白,88.7%。     

晚更新世大动物群绝灭之谜

乳齿象、大角鹿、剑齿虎,这些哺乳动物曾在地球上构成一道壮观的风景线,类似这些体重大于44公斤的动物群体被称之为大动物群。57万年前,大陆上栖息着的大动物群超过150属,然而到了1万年前,至少已有97属绝灭了。解释这场绝灭有着不同的学说;较占优势的分别有：人类活动影响,环境的变化以及两的相互作用。现今,来自最新的气候学、生态学、考古学、古生物学的证据又是如何解释史前这场对大动物群发动的“政变”呢?     

DNA错配修复蛋白MutS和MutL的相互作用研究

MutL 和 MutS 是DNA错配修复系统中起关键作用的修复蛋白. 利用基因融合技术高效表达了MutL 和 MutS融合蛋白,并利用它们发展了一种研究二者相互作用的简便方法. 融合蛋白MutL-GFP (Trx-His6-GFP-(Ser-Gly)6-MutL),MutL-Strep tagⅡ (Trx-His6-(Ser-Gly)6-Strep tagⅡ-(Ser-Gly)6-MutL) 和 MutS (Trx-His6-(Ser-Gly)6-MutS) 被构建并在大肠杆菌中高效表达. 收集菌体细胞、超声波破碎后离心取上清进行SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳 (SDS-PAGE) 分析,结果表明有与预期分子质量相应的诱导表达条带出现,其表达量约占全细胞蛋白的30％且以可溶形式存在. 利用固定化金属离子配体亲和层析柱分别纯化融合蛋白,其纯度达到90％. 通过将MutS蛋白固定的方法研究两种MutL融合蛋白分别与MutS之间的相互作用. 结果表明：只有MutS蛋白与含有错配碱基DNA分子结合后才与MutL蛋白发生相互作用. 通过检测MutL融合蛋白标记的绿色荧光信号或酶学显色信号来鉴定相互作用的发生. 建立的融合分子系统方法也为研究其他的蛋白质或生物大分子之间的相互作用提供了一个技术平台.     

人间隙连接蛋白 31 相互作用蛋白Annexin Ⅱ的筛选与证实

间隙连接蛋白 31 (connexin31 , Cx31) 是间隙连接蛋白 (connexin) 家族的一员,目前对于 Cx31 的功能及其调节方式知之甚少 . 采用固相多肽合成的方法合成 Cx31 羧基端一个多肽片段 (250~266) ,经 HPLC 纯化后偶联到匙孔血蓝蛋白,免疫新西兰雄兔后采血检测、并纯化、经蛋白质印迹、细胞免疫荧光染色、免疫沉淀证实得到的抗体为特异性抗 Cx31 的抗体 . 运用制备的抗 Cx31 多克隆抗体免疫沉淀, SDS- 聚丙烯酰胺凝胶电泳 (SDS-PAGE) 分离,蛋白质条带回收,蛋白质胶块酶解, Q-TOF 质谱分析,数据库扫描筛选可能相互作用蛋白,运用抗体 pull-down 实验,筛选到可能相互作用蛋白 annexin Ⅱ,经过免疫共沉淀、细胞免疫共定位等实验证实 annexin Ⅱ与 Cx31 相互作用 .