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。     

脑血管内皮细胞敲除Prmt5导致脑血管损伤及星形胶质细胞活化*

目的: 研究蛋白质精氨酸甲基转移酶5(protein arginine methyltransferase 5,Prmt5)在小鼠脑血管发育、稳态维持中的功能,并考察脑血管内皮细胞特异性敲除Prmt5后对中枢神经系统的影响。方法: 利用脑血管内皮细胞特异性表达SP-A-Cre转基因小鼠和Prmt5条件基因打靶小鼠交配,构建脑血管内皮细胞特异性Prmt5敲除小鼠。利用H-E染色、免疫荧光染色、激光散斑成像、Sulfo-NHS-Biotin染料灌注等方法评价脑血管内皮细胞特异性Prmt5敲除小鼠脑血管结构、脑血流量、血脑屏障渗透性等;利用实时定量PCR进一步检测补体C1q(complement C1q,C1q)、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)和白细胞介素-1β(interleukin 1β,IL-1β)等细胞因子的表达水平。通过免疫荧光、Western blot等检测胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein,GFAP)、S100钙结合蛋白β(S100 calcium-binding protein β protein,S100β)和补体C3(complement C3,C3)的表达,检测小鼠皮层、丘脑和小脑中星形胶质细胞活化水平。结果: 脑血管内皮细胞特异性敲除Prmt5导致血管损伤, C1q、TNF-α和IL-1β等炎症因子表达水平上调,活化星形胶质细胞比例明显增加。结论: 脑血管内皮细胞中Prmt5在小鼠脑血管稳态维持中发挥了重要功能。     

生物酶/γ-Al2O3小球催化氧化柴油脱硫性能研究

通过吸附法将生物酶负载在γ-Al₂O₃小球载体上,并对生物酶/γ-Al₂O₃及载体进行扫描电镜(SEM)、比表面积分析(BET)、傅里叶红外光谱(FT-IR)及圆二色谱(CD)表征。结果表明:生物酶被吸附在载体上。将制备的生物酶/γ-Al₂O₃催化真实柴油氧化脱硫,考察了反应温度、反应流速和酶溶液浓度对真实柴油脱硫效果的影响,并对脱硫效果进行定性及定量分析;进一步对脱硫工艺条件进行响应面设计优化,找出最优反应条件。实验结果显示:反应温度49℃、反应流速1.0 mL/min、酶溶液浓度15.5%(酶载量为28.13 g),得出的最优脱硫率为93.16%;最后考察了该固定化酶的重复使用性能,该催化剂使用7次活性无明显降低,表明该固定化酶催化氧化柴油脱硫效果显著,具有潜在的工艺应用价值。     

黄山大型真菌的物种多样性

安徽黄山属于黄山-怀玉山生物多样性保护优先区域,孕育了极为丰富的生物资源。为了解该区的大型真菌物种多样性,2018-2020年对该区的大型真菌展开了野外调查和标本采集,通过分子生物学方法及子实体形态特征检索比较对获得的标本进行鉴定,并对该区的物种组成、属级地理区系成分、经济真菌和特有成分等进行了统计分析。该地区共发现大型真菌421种,隶属于9纲19目72科200属,其中包含食用菌68种,药用菌31种,毒菌39种,特有种66种。优势科有牛肝菌科Boletaceae、鹅膏科Amanitaceae、红菇科Russulaceae、多孔菌科Polyporaceae、蘑菇科Agaricaceae、小皮伞科Marasmiaceae、光茸菌科Omphalotaceae、球盖菇科Strophariaceae、粉褶菌科Entolomataceae和口蘑科Tricholomataceae 10科,优势属为鹅膏属Amanita、乳菇属Lactarius、蘑菇属Agaricus、金牛肝菌属Aureoboletus、红菇属Russula、粉褶菌属Entoloma、小皮伞属Marasmius、小菇属Mycena、裸脚伞属Gymnopus、粉孢牛肝菌属Tylopilus、栓孔菌属Trametes、丝膜菌属Cortinarius、灵芝属Ganoderma和多汁乳菇属Lactifluus 14属。对黄山大型真菌属级地理成分分析发现该区大型真菌的区系地理成分可分为9类,主要以世界广布成分为主(66.5%),其次是北温带成分(15.5%)和泛热带成分(10.5%)。本研究表明黄山的大型真菌具有丰富的物种多样性,其中食用菌资源较为丰富,主要为世界广布成分,同时也具有较高的特异性。     

基于Cfku70基因失活策略构建果生刺盘孢的高效基因敲除底盘菌株

果生刺盘孢侵染危害多种植物,是重要的植物病原真菌。在一些丝状真菌中,敲除非同源末端连接修复通路的关键基因ku70或ku80可显著提高同源重组效率,进而提高靶基因置换频率。本研究从果生刺盘孢基因组鉴定到Cfku70和Cfku80两个基因,并明确了基因失活对菌株生物学表型和基因敲除效率的影响。敲除Cfku70或Cfku80不影响菌株的菌落形态、营养生长、产孢、分生孢子萌发、侵染结构发育和致病;Cfku70基因敲除还大幅提升3个测试基因的敲除效率。本研究证实Cfku70基因失活能显著提高果生刺盘孢的基因敲除效率,适宜作为高效基因敲除的底盘菌株,研究结果为通过批量敲除策略筛选新型致病因子奠定重要基础。     

鸡胚细胞的传代培养和麻疹病毒的增殖

为了建立原代鸡胚细胞的传代培养工艺,探究传代鸡胚细胞对麻疹病毒的敏感性和适应性,本研究将原代鸡胚细胞进行传代培养,分别采用原代鸡胚细胞和传代鸡胚细胞培养麻疹病毒沪-191(Shanghai-191,S-191)株毒种,并对病毒收获液进行滴度检测和基因序列测定。结果显示,原代鸡胚细胞可稳定传代培养至第10代,各代次细胞生长趋势相似;第5代鸡胚细胞染色体检查为正常染色体核型;第8代鸡胚细胞成瘤性检查未见成瘤;采用第3、5代鸡胚细胞制备的麻疹病毒滴度水平高于原代鸡胚细胞,但无显著性差异(n＝3,P＞0.05),编码病毒核蛋白(nucleoprotein,N)和血凝素蛋白(hemagglutinin,H)的基因序列与S-191株完全一致,未发生变异。本研究证实,原代鸡胚细胞可进行传代培养,各代次鸡胚细胞对麻疹病毒的敏感性不变,产毒水平无显著差异,可用于培养麻疹病毒。     

山黧豆活性成分β-ODAP的检测方法研究进展北大核心CSCD

β-N-草酰-L-α,β-二氨基丙酸(β-N-oxalyl-L-α,β-diaminopropionic acid,β-ODAP)是山黧豆中的一种重要非蛋白氨基酸,与三七中的三七素为同一种次生代谢物,具有止血、兴奋神经、抗菌等多种生物活性。自20世纪60年代和80年代在山黧豆等豆类和三七等植物中分别发现β-ODAP以来,科研工作者建立了多种检测方法。该文对近年来国内外有关检测β-ODAP的传统分析法、高效液相色谱法(HPLC)、色谱-质谱法(GC/LC-MS)、毛细管电泳法及酶学分析法等的基本原理及应用研究进展进行了综述,这些检测方法各有所长,具体选择依实验条件和实验目的而定。其中,柱前衍生化高效液相色谱法是目前应用最广泛的方法,高成本同位素内标的LC-MS则被誉为“金标准”。但特异、快速和低成本的检测方法一直是人们的追求目标,因而进一步完善酶传感器技术是β-ODAP检测领域在将来的主要研究方向。     

研究报告：缓激肽上调豚鼠肠道黏膜下神经丛环氧合酶2的表达

目的缓激肽和缓激肽B2受体在肠神经系统中起重要作用。缓激肽通常参与肠道的炎症反应和神经保护,这种作用取决于缓激肽诱导前列腺素的形成。环氧合酶1 (COX1)和环氧合酶2 (COX2)催化花生四烯酸转化为前列腺素。本研究旨在探讨缓激肽刺激对豚鼠肠神经前列腺素E2 (p GE2)释放和COX2表达的影响及信号机制。方法本文通过免疫荧光检测肠神经细胞中COX2与神经细胞标志物Anti-Hu和ch AT的表达;采用PCR及蛋白质印迹(Western blot)检测不同条件下缓激肽刺激对COX2表达的影响;使用缓激肽B1受体的选择性拮抗剂Leu-8和B2受体的选择性拮抗剂HOE-140,研究缓激肽影响COX2表达的信号机制;利用COX2选择性拮抗剂NS398和COX1拮抗剂FR12207,观察COX2在缓激肽诱导p EG2释放的作用。结果 COX2与神经细胞标志物Anti-Hu和ch AT在肠神经细胞上共同表达,缓激肽可通过B2受体诱导肠神经细胞COX2的表达。缓激肽刺激引起的肠神经细胞p GE2的释放与COX2表达升高密切相关。结论缓激肽通过B2R影响肠道黏膜下神经丛COX2的表达,肠道缓激肽...     

新疆野苹果AP2/ERF转录因子家族鉴定与响应腐烂病的表达分析北大核心CSCD

AP2/ERF转录因子家族参与了植物生长发育、抵抗胁迫以及植物激素响应等诸多生物过程,是植物中最重要的转录因子家族之一。该研究基于腐烂病菌侵染后的新疆野苹果(Malus sieversii)全长转录组,使用AP2保守结构域的隐马可夫模型PF00847,鉴定新疆野苹果的AP2/ERF家族成员。利用MEGA6、NCBI CDD-batch、MEME、EXPASY、BUSCA对MsAP2/ERF家族成员进行鉴定、分类和结构分析、理化性质和亚细胞定位分析。通过RNA-seq数据和qRT-PCR实验对差异表达的MsAP2/ERFs基因的表达水平进行分析和验证,旨在鉴定新疆野苹果中潜在具有腐烂病抗性的AP2/ERF家族基因资源。结果显示:(1)在新疆野苹果中共鉴定获得106个AP2/ERF基因,涵盖全部AP2(17个)、ERF(57个)、DREB(25个)、RAV(5个)和Soloist(2个)5个亚家族。(2)进一步的细化分类发现MsERF亚家族包括B1-B6 6个组,而MsDREB亚家族中只有A2、A4、A5、A6共4个组,缺少A1和A3组的基因成员。(3)RNA-seq表达模式分析结果表明,29个MsAP2/ERF基因在腐烂病感染过程中差异表达,其中MsERF亚家族中差异表达基因数量最多(19个)。(4)12个MsAP2/ERF代表基因的qRT-PCR结果表明:8个ERF亚家族基因均受腐烂病病菌诱导显著上调表达,其中B4类ERF成员基因(MsERF40)在腐烂病病菌侵染后5 d表达量上调表达倍数最高;4个MsDREB基因中,3个受到腐烂病病原菌诱导显著上调,1个下调表达;此外,含有TIR保守结构域的MsERF05在腐烂病病菌侵染1 d后上调表达69倍,表明ERF亚家族的MsERF40和MsERF05在新疆野苹果抗腐烂病过程中发挥重要作用。该研究结果为新疆野苹果AP2/ERF基因响应腐烂病的功能和机理研究奠定了基础。     

不同抗性泡核桃对褐斑病病原菌侵染的生理生化响应北大核心CSCD

以抗病和感病泡核桃无性系为实验材料,人工接种褐斑病病原菌后测定不同时期叶片中保护酶活性、总酚、类黄酮、叶绿素含量等相关生理生化指标,探讨不同抗性泡核桃响应褐斑病病原菌侵染的生理生化差异。结果表明:(1)接种病原菌后,感病无性系64叶片带菌率随着侵染时间的增加而升高,且显著高于抗病无性系199(P<0.05)。(2)抗病无性系199和感病无性系64叶片的SOD、POD、CAT、APX和PPO活性随着侵染时间均呈现先升高后降低的变化趋势,其中SOD、POD和APX活性均在16 d时达到最大值;与较感病无性系相比,接种后抗病无性系的POD和APX活性较强;在接种前期(1~16 d),感病无性系PPO活性高于抗病无性系,后期(16~34 d)CAT活性也较抗病无性系高。(3)抗病无性系叶片叶绿素含量始终高于感病无性系;抗病无性系MDA含量在接种后无明显变化,而感病无性系先增加后降低,其细胞膜脂过氧化较重。(4)两个无性系叶片可溶性蛋白和可溶性糖含量变化较平缓,且差异不显著,在接种后期(34 d)有升高的趋势;接种5 d以后,感病无性系叶片类黄酮和总酚含量始终显著高于抗病无性系。研究发现,泡核桃抗病无性系叶片带菌率较低,较难受到侵染,并且通过提高POD和APX活性以及积累较多叶绿素、可溶性蛋白和可溶性糖来应对病原菌侵染引起的氧化胁迫,抑制病原菌的繁殖,从而提高其抗病能力。