基于混合泊松分布的新生突变识别算法

对个体而言,不经父母遗传而后天获得的突变称为新生突变,绝大多数癌症都起自新生突变。构建快速精确的变异识别算法将有助于对癌症的研究。然而,针对前期新生突变识别算法准确率不高,且耗时多等问题,本文引入了基于变异位点的先验概率分布模型,运用基于混合泊松分布的期望最大化（EM）算法对新生突变识别算法进行改进与优化,研究了有亲缘关系的新生突变的识别,并在识别精度与运算速度方面与已有算法进行对比。结果表明,基于混合泊松分布的 期望最大化算法在提高运算速度的同时降低了假阳性比率,具有良好的识别效果。     

新一代测序的拷贝数变异检测算法研究与设计

基于不同的测序技术,基因拷贝数变异的检测方法有多种,但时间复杂度较高,而新一代测序技术的发展为基因拷贝数变异检测的研究开辟了新领域。通过仿真实验、置换检验设计出一种新的基于新一代测序的拷贝数变异检测算法。不同于其它算法,本算法无需参考样本,通过直接研究比对后的序列以及reads与拷贝数的关系,来研究检测拷贝数变异,实验结果表明在时间复杂度上能提高50%以上的运算速度,这对今后拷贝数与疾病的研究具有重要意义。     

基于基因突变频率识别低级别脑胶质瘤驱动基因

癌症通常由基因变异的累积所驱动,有效地识别癌症的驱动突变是一个巨大的挑战。目前已有方法更多是通过将基因组区域中观察到的突变率与背景突变率(BMR)预期的突变率进行比较或功能影响测试来识别驱动基因,该驱动基因本质上是存在统计异常的基因。而且并未对已有明确分类的癌症的子类之间驱动基因进行研究。本文引入关联规则算法,探寻发生该基因突变诱使病人患该子类低级别脑胶质瘤的有效规则,将突变数据与患癌结果通过算法建立关系,再通过支持度、置信度和提升度这三个指标对产生的规则进行筛选和评估,来预测候选驱动基因以及类间驱动基因差异。最后利用491例低级别脑胶质瘤体细胞突变数据,得到22个与结果存在关联的驱动基因及其所属的子类,敏感性和假阳性结果优于目前已有的单一算法,且22个基因均具有重要的生物学功能。同时建立了基于22个基因的低级别脑胶质瘤子类识别方法,模型总体准确率达98.99%,方法可有效区分三子类。     

人类基因组致病SNP与良性SNP分布模式探究

基因组变异与生物学功能,乃至人体健康紧密相关。不同种类的基因组变异会对人类健康产生不同的影响,可能出现致病、良性或未知的临床症状。深入研究临床上表现为致病性或良性的基因组变异,能够有效加深我们对基因组变异与疾病发生发展的认识,对评估基因组变异所带来的影响具有一定的意义。本研究选择Clinvar数据库中与疾病相关的SNP,探究临床表现为致病与良性的SNP位点分别在基因组上的分布模式以及对蛋白序列的影响。本研究发现,致病SNP与良性SNP在外显子与内含子上的分布以及蛋白结构域内外的分布上具有非常显著差异,致病SNP在外显子和蛋白结构域内的分布密度更高。从蛋白编码区的SNP突变类型来看,致病SNP位点中的同义突变与非同义突变所占比例分别是0.64%和99.36%,而良性SNP位点中两类突变的比例相差较小,检验结果显示致病SNP位点中非同义突变更多。此外,本研究通过分析致病SNP与良性SNP中的同义突变与非同义突变在蛋白质结构域内外的分布情况,发现两类SNP变异中同义突变的分布没有显著差异,但非同义突变的分布具有显著差异,其中致病SNP变异分布在蛋白质结构域内外的比例是53.22%和46.78%,良性SNP变异分布比例为31.96%和68.04%。随后,我们对非同义突变所在基因进行了功能注释和富集分析,发现两类变异所在基因的功能范围几乎一致。     

寄生蜂(Opius concolor)的学习行为在寄主识别中的作用(英文)

对寄生蜂 Ｏｐｉｕｓ ｃｏｎｃｏｌｏｒ的学习行为在寄主识别中的作用进行了室内观察。在养虫笼中的寄生蜂与寄主的数量比高时（１∶０．９）,无论“有寄生经验”的还是“无寄生经验”的寄生蜂的过寄生（在同一寄主中产≥２粒卵）的数量均高于寄生蜂在寄生蜂与寄主的数量比低的两种情况（１∶５,１∶１０）。“有寄生经验”与“无寄生经验”寄生峰在寄生蜂与寄主的数量比高时（１∶０．９）,其卵在寄主中的分布均不符合泊松分布。而在寄生蜂与寄主的数量比低时（１∶１０）,寄生蜂的卵在寄主中的分布均符合泊松分布。寄生蜂在寄生蜂与寄主的数量比居中时（１∶５）,“有寄生经验”寄生蜂产的卵不符合油松分布,“无寄生经验”寄生蜂产的卵符合泊松分布。“自我过寄生”试验表明,“有寄生经验”与“无寄生经验”寄生蜂均有“自我过寄生”现象。     

基于零模型的宁夏荒漠草原优势种群点格局分析

植物种群空间分布格局是多种生态过程综合作用的结果。明确植物优势种群个体的空间分布格局与形成机制有助于认识种群生态适应对策与群落多样性维持机制。以宁夏荒漠草原优势种群蒙古冰草、短花针茅、牛枝子和牛心朴子为研究对象,采用完全空间随机零模型分析其种群空间分布格局特征,并通过异质泊松零模型与泊松聚块零模型探讨生境异质性、扩散限制等因子在其空间分布格局形成过程中的作用。结果显示:(1)完全空间随机零模型下,4个物种在<4 m尺度范围内表现为聚集分布,随尺度增大,逐渐过渡到随机分布和均匀分布。(2)在排除生境异质性的异质泊松零模型下,蒙古冰草种群在整个研究尺度上表现为随机分布;牛枝子、短花针茅和牛心朴子种群仅分别在0—0.2、0.1—0.4 m与0—0.2 m尺度范围内发生偏离,表现为均匀分布与聚集分布,其他尺度均为随机分布。(3)在排除扩散限制的泊松聚块零模型下,所研究种群均表现为随机分布。综上,荒漠草原优势种群在小尺度范围内主要表现为聚集分布;生境异质性与扩散限制均是驱动其空间分布格局形成的重要因子,相对而言,小尺度空间范围内扩散限制的作用更为显著。     

不同降水条件下沙鞭种群生殖株丛空间格局

植物空间分布格局是物种自身生物学特性与环境因素相互作用的结果,生殖株丛空间分布格局则能够揭示物种有性繁殖过程应对异质生境的生态学适应机制。本研究利用群落学调查和基于完全随机、泊松聚块和嵌套双聚块模型的点格局方法,分析了沙鞭(Psammochloa villosa)种群生殖株丛空间分布格局特征,并探讨了空间格局对降水梯度的响应和适应机制。结果表明：(1)聚集分布是沙鞭种群生殖株丛的主要类型。在89、107.8、117.4、186、191.1 mm·a^-1降水梯度上聚集尺度分别为0～90、0～35、0～100、0～125、0～70 cm;(2)基于完全随机模型的空间分布格局对降水的响应规律显著,整体表现为随干旱程度加剧,沙鞭种群生殖株丛聚集尺度从0～125 cm下降至0～35 cm,聚集强度从24.92增长至97.14;(3)在89和107.8 mm·a^-1降水条件上,基于泊松聚块的空间分布格局分别在27～28和6～7 cm中正向偏离泊松聚块模型,但符合基于嵌套双聚块模型的空间分布格局。沙鞭生殖株丛空间格局变化规律反映了物种有性繁殖过程及应对环境...     

不同降水条件下沙鞭种群非生殖株丛空间格局分析

植物空间分布格局是物种自身生物学特性与环境因素共同作用的结果,非生殖株丛空间分布格局能够揭示物种无性繁殖与种群扩张过程对异质生境的生态学适应机制。利用基于完全随机、泊松聚块和嵌套双聚块模型的点格局方法和群落学调查,分析了沙鞭(Psammochloa villosa)种群非生殖株丛空间分布格局,探讨了空间格局对降水梯度的响应和适应过程。结果表明：(1)聚集分布是沙鞭种群非生殖株丛的主要类型。在89 mm/a、107.8 mm/a、117.4 mm/a、186 mm/a、191.1 mm/a、363 mm/a降水梯度上聚集尺度分别为3—126 cm、9—200 cm、9—129 cm、6—77 cm、2—95 cm、2—96 cm;(2)基于完全随机模型的空间分布格局对降水的响应规律显著,整体表现为随干旱程度加剧,沙鞭种群非生殖株丛聚集尺度从2—96 cm下降至6—77 cm;(3)在107.8 mm/a、117.4 mm/a、191.1 mm/a、363 mm/a降水梯度上,基于泊松聚块模型的空间分布格局分别在15—19 cm、2—6 cm、2—4 cm、9—25 cm尺度正向偏离泊松聚...     

Nature:肿瘤特异性抗原表位检测,推动个体化肿瘤免疫治疗

<正>近日,来自德国的科学家在国际学术期刊nature发表文章,提出了一种靶向癌症病人全谱肿瘤特异性突变的个体化肿瘤免疫治疗方案。肿瘤特异性突变是癌症免疫治疗的理想靶向目标,因为它们在健康组织中不表达,因此能够作为新抗原被成熟T细胞所识别。但根据肿瘤特异性突变开发疫苗进行系统性癌症免疫治疗仍存在很大障碍,每个癌症病人都有其独特的肿瘤特异性突变存在,因此要先对其肿瘤特异性突变     

增强子的鉴定及其在肿瘤研究中的应用

增强子是一类增强靶基因转录活性的DNA顺式作用元件。但是增强子与靶基因的方向和距离不确定,大大增加了研究增强子调控的靶基因及其作用机制的困难。已有大量研究显示,增强子的突变或功能异常与疾病发生发展相关;仅有少量研究报道增强子通过促进靶基因的表达,引发癌症或产生抗药性。目前与癌症发生发展和在癌症治疗过程中抗药性产生相关的增强子尚未得到充分鉴定,这些增强子的调控机制也未得到充分解析。本文对目前可在全基因组水平上预测和鉴定增强子以及解析增强子调控机制的方法进行总结和对比,并对近几年增强子在肿瘤诊断、治疗和发生发展机制中的研究进展进行综述。期望本文为筛选与癌症发生发展相关的增强子和解析这些增强子的调控机制提供参考,为提高癌症的诊断和制定癌症的治疗策略提供新的视角。     

英国揭开细胞繁殖秘密

<正>英国癌症研究中心首次识别出生物体内细胞繁殖所需要的几乎全部基因,成果发表在英国皇家学会期刊Open Biology上。研究人员对一组(4843个)单一基因被敲除的酵母突变株进行了筛查,观察每一个酵母突变株中单一不同基因被敲除对细胞繁殖和形成的影响。被检测的基因涉及总蛋白编码的     

基于高通量测序技术的基因组结构变异检测算法

基因组结构变异的检测是生物信息学的重要方向之一.本文分别对基于高通量测序技术的双末端映射方法、映射分布方法、分裂片段方法和序列拼接方法等检测技术的四种算法进行详细的解读和说明,阐述了以上四种方法两两结合的检测算法,并分析了各种检测方法的性能和适用的条件,说明混合结合的方法将会成为未来发展的方向.     

肿瘤精准免疫治疗与基因检测

近年来,研究人员对免疫系统在肿瘤发生发展中的作用和认识有了很大进展,基于对免疫系统与肿瘤相互作用的深刻认识,新的免疫疗法不断发展,已经在部分癌症类型上取得突破性疗效,然而目前的肿瘤免疫疗法还不够精准。在后基因组时代,肿瘤基因组检测和分析技术有潜力从复杂的肿瘤突变图谱中寻找肿瘤免疫治疗的特异性靶标——肿瘤新生抗原。探讨了基因检测如何指导和实现在免疫检查点抑制剂疗法、个体化肿瘤疫苗、过继性细胞治疗上的精准免疫治疗。     

低能N^＋注入对活性污泥生物活性的影响

在研究不同剂量的N 注入活性污泥细菌存活率与注入剂量的关系的基础上,研究了低能N 注入活性污泥生物活性的变化规律。低能N 注入活性污泥细菌的剂量存活曲线呈典型的“马鞍形”曲线,20 keV,60×1014N /cm2离子注入活性污泥细菌的存活率在0.3左右。20×1014、60×1014和100×1014N /cm2三个剂量的变异均呈现“几乎所有变异为负突变,且突变谱狭窄”的分布特点,这在单一菌株的诱变研究中非常罕见。3种单剂量注入的混合样品的变异特点仍和单剂量注入的相近,没有出现正向突变率提高的现象。     

一种基于基因拓扑重要性的通路识别方法

癌症相关通路的识别是认识癌症发生发展过程机制的生物学基础。已有的通路识别方法很少考虑基因在通路中的拓扑重要性。重叠基因降权(PADOG)方法在基因集分析(GSA)方法的基础上融入了基因特异性的影响,提高了癌症相关通路的识别性能。为进一步提高癌症相关通路的识别性能,首先统计了KEGG通路数据集中基因出度的分布情况,根据基因出度的大小定义了基因的重要性。最后将基因的特异性和重要性融合在一起,提出了一种基于基因重要性和特异性的通路分析方法 PAGIS。在结肠癌、肺癌和胰腺癌3个数据集上的实验结果表明,PAGIS方法比PADOG能够提高很多癌症相关的排名,从而提高癌症相关通路的识别效果。     

基于不同零模型的三江平原沼泽湿地主要物种小尺度点格局分析

在三江平原沼泽湿地,基于不同零模型的点格局方法,研究了常年积水环境条件下沼泽湿地主要优势种毛苔草、漂筏苔草、狭叶甜茅以及小叶章种群的空间分布格局特征。结果表明:在0—200cm尺度范围内4种物种基本都偏离完全随机模型,表现为聚集分布,但偏离的程度不同;除了数量最少的小叶章种群外,其他3种物种都在一定尺度上偏离了泊松聚块模型;毛苔草和狭叶甜茅种群在极小尺度上偏离嵌套双聚块模型,但不显著,而漂筏苔草种群在所有尺度上符合嵌套双聚块模型。种群的实测值偏离完全随机模型的程度越大,越有可能符合符合泊松聚块模型,偏离泊松聚块模型的程度越大,越有可能符合嵌套双聚块模型。4种物种在0—200cm尺度范围内形成的聚块是由营养繁殖引起的,多个分株系统组成大聚块,而每个分株系统形成一个小聚块,聚块的形成加剧了种内竞争,使得种群的聚集强度降低。     

毛竹的异质性空间点格局分析

毛竹是一种重要的经济用材,研究其空间分布格局有益于对其空间发生进行预测。选取了一块空间肥量分布不均的毛竹样地,使用异质性空间点格局分析方法对毛竹的空间分布进行了研究,结果发现毛竹在给定的距离尺度下呈现出显著的泊松分布,而并不是聚集分布。同时选用二元二次方程拟合观察的数据,发现对毛竹强度的拟合优度较高。研究揭示出异质性空间环境中毛竹的分布特点,潜在地表明土壤肥量的空间分布对毛竹空间分布的影响,对毛竹的集约化经营具有重要的指导意义;同时,鉴于国内生态研究中较少采用异质性空间点格局分析方法,研究对于推动这种方法在国内生态学研究中的普及还具有一定的参考价值。     

长白山暗针叶林群落物种多样性维持机制

植物群落物种多样性维持机制一直是生态学研究的热点话题,其中生态位理论和中性理论是被普遍接受的两种理论观点,但是目前关于生态位理论和中性理论在群落物种多样性维持中的相对重要性还没有统一定论。基于长白山暗针叶林群落数据,采用单物种-面积关系模型探究特定树种对邻域物种丰富度的影响,并借助同质性和异质性泊松零模型检验其显著性。(1)群落水平上,在3—15 m空间尺度上,促进种占据优势地位,在>15 m空间尺度上,中性种逐渐取代促进种起主导作用,抑制种比例较低,并且随着空间尺度变化幅度不大。(2)物种水平上,采用同质性泊松零模型检验树种对邻域物种丰富度的影响,臭冷杉、花楷槭、青楷槭在0—20 m空间尺度上对邻域物种丰富度增加起促进作用,黄花落叶松、鱼鳞云杉在0—20 m空间尺度上抑制了邻域物种丰富度增加。花楸树、黑桦和硕桦在全部研究尺度上表现为中性种,髭脉槭、大青杨、红松等在不同研究尺度上表现为不同的作用效果。剔除了生境过滤作用的异质性泊松零模型检验结果与同质性泊松零模型结果差异不显著,表明研究样地内生境过滤作用对多样性格局形成影响不大,各树种间的相互作用对群落物种组成影响较大,进一步证明...     

云南东南部松属植物分布的特点

本文从云南东南部松属植物的种类入手,探讨了其生态特性及分布特点。通过分析可以看出由各个方向分布而来的松属各种在此都趋向于其分布的边界,使得本区成为松属植物中不同区系成分分布的一个限制地域,并就产生这种特殊分布的原因进行了探讨;进一步从松属植物分类上分析了国产松属性状状态及其组合的分布,继此又对我国各地区所产松属植物与西南地区进行了比较,得出了云南东南部是我国松属植物发育较好和多样化的一个地区。此外,还分析了本区松属的特有种和替代种。并提出了大明松与黄山松的区别点属黄山松的变异范围之内,应予归并。     

烟草航天诱变突变体变异检测及分析北大核心CSCD

为预测控制烟草重要性状的关键基因并研究航天诱变机理,对经航天诱变选育的烟草突变体材料NC89-M与野生型NC89进行全基因组重测序,测序深度30×,并对各种类型变异进行检测注释。NC89中检测到单核苷酸多态性位点(SNP,Single nucleotide polymorphism)1848013个,小片段插入缺失(Indel,insertion-delection)398922个,结构变异(SV,Structure variation)41969个;NC89-M中检测到SNP 1876219个,Indel 402011个,SV 42699个。NC89-M和NC89对比共得到271655个SNP,分布在8378个基因上,23450个Indel造成2156个基因突变。分析结果表明,NC89-M中SNP变异数目最多,其转换类型和颠换类型的比值为2.053,说明航天诱变对烟草基因组的变异以单碱基突变为主,突变类型以转换为主;在Indel中,插入突变数目明显多于缺失突变,证明航天诱变造成的Indel中以插入突变为主;在SV中,航天诱变主要造成了插入、缺失、倒位、染色体内部迁移和染色体间的迁移5种结构变异类型;变异基因KEGG注释表明,与代谢通路和次生代谢产物合成两方面基因突变数目最多;变异基因功能注释表明,突变体中调控开花时间的MADS-box基因,调控侧生器官发育与叶缘形状的KNOX1基因和萜类化合物合成相关基因等发生了变异。