用生物信息学方法寻找肝癌特异性表达基因转录调控模式

为了对肝癌(hepatocellularcarcinoma,HCC)的分子发病机理进行研究,首先对肝癌基因表达谱数据用t-检验算法进行了分析,找到了肝癌中特异性表达基因(characteristicgenes).然后把这些基因结合已知的肝HNF家族转录因子染色质免疫共沉淀结合DNA启动子芯片(ChIP-chip)实验数据用SAEM算法进行分析,得到了肝癌特异性表达基因的转录调控关系,并寻找到了多个HNF家族转录因子调控单基因的转录调控模式.结果表明HNF家族转录因子对大量具有重要功能的肝癌特异性表达基因进行了转录调控,并且多个HNF家族转录因子调控单基因可以形成前馈环和多输入调控等模式.     

自组织作用在生物进化中的模拟研究

生物的进化可以看作是在基因随机突变的驱动下,通过自组织作用而形成高级有序结构的过程。生物进货研究只能看到进货的结果,而不能对进货的过程进行定量分析和检验。采用进化计算的算法框架对进化现象进行,模拟随机初始条件及环境突变条件下种群的分化和物种形成过程,研究地域分布对物种分化和形成的影响,以及过渡物种的分布特点,并对有限地域条件下地域面积和物种数量的关系进行了模拟研究。     

基因组复杂度进化的仿真研究

生物进化的主要趋势是由简单到复杂,由低级到高级。在整体进化的同时,生物界也广泛存在着局部的退化和简单化现象。为了研究生物的进化和退化并行、简单和复杂并存的现象,以及各种内、外部因素的影响,建立了一个考虑基因扩增／删除机制的进化模型,并对这个模型在各种影响因素下的进化过程进行了仿真研究。实验结果和理论分析表明,生物进化过程中的复杂化倾向主要是为了适应复杂多变的外部环境,但复杂的基因组或结构功能往往需要比较大的生存和繁殖成本,这又限制了复杂化的无限发展。当外部环境变化比较频繁,幅度比较大,而繁殖成本不高时,进化倾向于复杂化;当繁殖成本过高时,复杂化倾向被限制;而当外部环境变化很缓慢或基本稳定时,退化和简单化则成为主要趋势。     

基于基因表达谱的肿瘤分型和特征基因选取

在分析基因表达谱数据特性的基础上,提出了一个将之用于肿瘤分子分型和选型和选取相应亚型特征基因的策略。该策略包括三个步骤：首先采用一个无监督的基因过滤算法以降低用于分型计算的数据的噪声,其次提出了一个概率模型对样本中的分类结构进行建模,最后基于聚类的结果采用相对熵的方法获得对分类贡献大的基因作为特征基因,应用该策略对两个公开发表的数据集进行了再挖掘,结果表明不但获得了其他方法可以得到的信息,而且还提供了更精细、更具有显著生物学意义的信息,具有明显的优越性。     

蛋白质亚细胞定位的生物信息学研究

细胞中蛋白质合成后被转运到特定的细胞器中,只有转运到正确的部位才能参与细胞的各种生命活动,如果定位发生偏差,将会对细胞功能甚至生命产生重大影响.蛋白质的亚细胞定位是蛋白质功能研究的重要方面,也是生物信息学中的热点问题,数据库的构建和亚细胞定位分析及预测加速了蛋白质结构和功能的研究.     

蛋白质中原子与基团的可及性的一种新计算方法及其应用

实现了一种新的蛋白质中原子层次可及面积的计算方法－Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ模拟方法。计算了溶菌酶各个原子与功能基团的可及性,并应用于蛋白质结构和功能的研究中。使得对蛋白质性能的预测更准确,提供了一种对蛋白质结构和功能研究的新思路。     

蛋白质中较频繁发生的β发夹结构（β—Hairpins）模式──蛋白质超二级结构（MOTIF）研究（Ⅲ）

分析了２４０个分辨率在２．５Ａ以上的高精度蛋白结构,研究了α螺旋和β折叠的连接短肽中的β发夹结构模式。首先对较频繁发生的超二级结构组中的Ｅ－ｌｏｏｐ－Ｅ进行了分析,对每一种β回折结构的氢键长度进行了计算,然后将其模型化。在对β发夹模型化的分析中,同时考虑了连接短肽的长度和氢健模式两个因素。找出了在２４０个蛋白样本库中较常发生的β发夹结构的模式,该结果对结构比较模型、Ｘ衍射晶体结构的解析,以及β发夹     

用模式识别方法预测蛋白质的二级结构

本文建立了用模式识别理论和技术在计算机上预测蛋白质二级结构的方法.特征的抽取和样本的选择是使用该方法的关键.这一方法与其他方法相比各有特色,预测精度也比较高,鉴于目前国内外将此方法用于蛋白结构预测的研究的还不多,我们拟进一步发展、完善这一方法.     

基于microRNA共调控网络的microRNA调控机制研究

已有研究通过计算和实验的手段,证明了不同的microRNA(miRNA)通过相互之间的合作,来共同调控它们所共有的靶基因。对miRNA之间这种合作行为的特性的研究,能够帮助我们更好的理解miRNA的调控机理。本文建立了一个网络来描述miRNA之间的合作关系,并通过对该网络的分析,得出了四点关于miRNA调控机制的性质。第一,基因靶标数目越多的miRNA倾向于与越多的miRNA伙伴进行合作。第二,进化上保守的miRNA所具有的共调控伙伴的数目显著多于非保守的miRNA。第三,以上的性质是跨物种的存在的(人与小鼠)。第四,miRNA与蛋白质在系统层面性质存在一定的相似。     

应用进化踪迹及分子动力学模拟研究beta2肾上腺素受体突变活性

β2肾上腺素受体(β2adrenergic receptor,β2AR)是G蛋白耦联受体(G protein coupled receptors,GPCRs)超家族中的一员,也是研究治疗哮喘的关键药物受体靶标.采用进化踪迹(evolutionary trace,ET)方法分析肾上腺素受体家族跨膜区片段序列,识别出了44个保守的残基,然后将β2肾上腺素受体以及受体D130N活性突变体、D79N失活突变体进行分子动力学模拟,试图找出与受体不同功能状态相关的结构动力学特征.发现受体DRY motif中的D130远离R131而转向K149残基这一结构特征与受体活性高度关联,此外,从残基相互作用的变化推断出了受体helix 2,4 and 6伴随着受体活化而发生的运动.这些研究结果对进一步探索β2肾上腺素受体突变体的激活机制以及所诱发疾病的分子机理提供了依据.