代谢组研究的生物信息学方法

代谢组是细胞新陈代谢过程中小分子代谢物的集合。新陈代谢为细胞提供生理活动必需的物质和能量。代谢组直接反映细胞的新陈代谢过程,对代谢组的研究体现细胞的功能。细胞功能的异常会导致代谢组的异常,因此通过代谢组数据即可分析出细胞的健康状况。对代谢组物质的提取鉴定过程和代谢组数据的分析方法,主要是对代谢组数据整理和代谢网络推断过程进行综述。     

预测和鉴定蛋白质翻译后修饰的生物信息方法

蛋白质翻译后修饰对蛋白质成熟、结构和功能多样性有决定性的作用。但蛋白质翻译后修饰的多样性、普遍性、动态性,使传统的生物化学方法在全局水平上理解翻译后修饰非常有限,对它们的研究、特别是大规模的研究长期发展缓慢。现在,在实验研究基础上,借助多方面的生物信息学方法,可以快速高通量的预测和鉴定蛋白质翻译后修饰。一方面,可以从序列角度出发,基于酶识别底物的特异性,用位点权重矩阵、支持向量机等算法,从底物蛋白质序列提取修饰相关的保守序列,并用于预测翻译后修饰位点。这种方法相对成熟,能够取得较理想的预测准确性,但不能反映不同时间不同细胞的翻译后修饰状态。另一方面,可从质谱数据分析出发,有望捕获细胞内翻译后修饰的动态特性。质谱分析的高灵敏度、高准确度和高通量的能力已使建立在质谱基础上的蛋白质组学成为研究翻译后修饰的重要工具,生物信息学方法和质谱蛋白质组学的结合则更可以加速研究翻译后修饰的进程。本文从序列和质谱分析两个角度总结评价了各种翻译后修饰相关生物信息学方法的研究近况,重点讨论利用质谱数据鉴定翻译后修饰的新思路。     

生物信息学法筛选志贺氏菌疫苗候选抗原

从GOLD基因组在线数据库中下载志贺氏菌S.flexneri2a301、S.flexneri5b8401和S.sonneiSs046株的全基因组序列,通过SignalP、PSORT-B、Cell-Ploc、TMHMM、Phobius、LipoP和PRED-TMBB等生物信息学工具,筛选可能成为疫苗组份的表面抗原。结果分别从3株志贺氏菌的全基因组中得到了96、158和107个ORF,它们分别编码一系列的脂蛋白、β-桶型跨膜蛋白或分泌性蛋白,组成了一个疫苗候选抗原的信息库。上述ORF编码的蛋白在3株志贺氏菌中呈现良好的同源性,有63种候选抗原在同源性分析中被发现同时存在于3株志贺氏菌中。说明生物信息学方法可以作为高通量筛选志贺氏菌疫苗候选抗原的辅助工具,且为志贺氏菌新疫苗研制提供了大量有用的数据信息。     

生物信息学方法在基因芯片数据功能分析中的应用

基因芯片技术是当前功能基因组研究的重要工具.基因功能分析是将基因表达数据与基因功能或生物学通路相联系,寻找有意义的变化基因.本文介绍了GO分类法、信号通路和生物调控网络等常用的基因功能分析方法和工具.     

基于生物信息学方法发现潜在药物靶标

药物靶点通常是在代谢或信号通路中与特定疾病或病理状态有关的关键分子.通过绑定到特定活动区域抑制这个关键分子进行药物设计.确定特定疾病有关的靶标分子是现代新药开发的基础.在药物靶标发现的过程中,生物信息学方法发挥了不可替代的重要的作用,尤其适用于大规模多组学数据的分析.目前,已涌现了许多与疾病相关的数据库资源,基于生物网络特征、多基因芯片、蛋白质组、代谢组数据等建立了多种生物信息学方法发现潜在的药物靶标,并预测靶标可药性和药物副作用.     

miRNA-124靶标功能的生物信息学挖掘

以miRNA-124为例,将miRNA的靶标预测信息与芯片数据分析中下调的基因信息整合起来,从而筛选出miRNA-124的候选靶标,然后对这些靶标的功能进行了深入分析.研究结果表明miRNA-124的靶标可分为两类:直接靶标和间接靶标,间接靶标是通过直接靶标的调控起作用的.miRNA-124靶标的功能主要是蛋白结合作用.miRNA-124靶标的筛选和功能挖掘,为科学工作者选择和验证其它miRNAs靶标的功能打下了坚实的基础,同时此方法可以推广到其它miRNAs的功能研究中.     

应用生物信息学方法筛选幽门螺杆菌疫苗候选抗原

目的：应用生物信息学分析方法筛选幽门螺杆菌新的疫苗候选抗原。方法：从TIGRCMR下载幽门螺杆菌26695和J99株全基因组序列,应用生物信息学SignalP、PredTMBB、LipoP、TMHMM、Phobius、PSORT-B和SubLoc等分析软件,筛选幽门螺杆菌新的外膜蛋白和分泌蛋白疫苗候选抗原。结果：从幽门螺杆菌26695株筛选得到54个编码β-桶型跨膜蛋白、脂蛋白或分泌表达蛋白的疫苗候选蛋白抗原,从幽门螺杆菌J99株得到61个呈现上述表达方式的疫苗候选蛋白抗原;且这2株细菌的疫苗候选蛋白呈现良好的交集状况,即有43个候选疫苗蛋白是相同的。结论：用生物信息学分析方法可以从全基因组范围内快速筛选到保守的分泌或表面暴露的疫苗候选抗原,为疫苗抗原的快速筛选与鉴定奠定了基础。     

microRNA与人类疾病关系研究中的生物信息学方法和资源

microRNA(miRNA)是一类基因调控分子,其成熟体长度大约为22个核苷酸,其在转录后水平通过碱基互补配对的方式特异性结合靶mRNA的3端非翻译区来发挥调控功能,造成靶mRNA的翻译抑制或降解。越来越多的研究表明miRNA具有十分重要的分子功能,几乎在所有的生命过程中均扮演着重要角色。因此,和miRNA有关的功能异常就可能和疾病的发生发展有密切关系。生物信息学旨在为解决生命科学问题提供信息学手段,目前已经有多种用于研究miRNA和人类疾病关系的生物信息学方法和网络资源,本文将综述这一主题的现状,并探讨将来的发展趋势。     

信息技术与生物信息学实验教学整合的探索与实践

在生物信息学实验教学中,通过优化实验内容,构建多媒体网络同步教学系统为基础的生态课堂,实现了信息技术与生物信息学实验教学的有效整合,极大地提高了实验教学的效果,有利于创新人才的培养。     

An Information Theoretic Clustering Approach for Unveiling Authorship Affinities in Shakespearean Era Plays and Poems

In this paper we analyse the word frequency profiles of a set of works from the Shakespearean era to uncover patterns of relationship between them, highlighting the connections within authorial canons. We used a text corpus comprising 256 plays and poems from the 16th and 17th centuries, with 17 works of uncertain authorship. Our clustering approach is based on the Jensen-Shannon divergence and a graph partitioning algorithm, and our results show that authors'' characteristic styles are very powerful factors in explaining the variation of word use, frequently transcending cross-cutting factors like the differences between tragedy and comedy, early and late works, and plays and poems. Our method also provides an empirical guide to the authorship of plays and poems where this is unknown or disputed.     

Methods for Collecting Vegetation Information in Loess Plateau

The optimum vegetation indexand methods for collecting vegetation information in loess plateau area were studied and appraised. In this area, there were deciduous broadleaved forest, steppe and desert. Vegetation types were rich and diverse. However, collection of vegetation information was strongly influenced by the soil background. The modified soil-adjusted vegetation index (MSAVI) after being compared and analysed not only could enhance vegetation signal, but also could minimize greatly the soil background effects. It could also reflect the distribution of the vegetation types macroscopically in this area. At present, it has been a more or lessideal vegetation index for collection vegetation information in loess plateau area. The collection and monitering of vegetation information for the normalized difference vegetation index (NDVI), soil-adjusted vegetation index (SAVI) and perpendicular vegetation index (PVI) were used in high, medium density and rare vegetation area respectively. For a variety of vegetation indices, the images which were produced by cumulative multitemporal vegetation indices could extract vegetation information well reflecting the vegetation distribution of that particular area.     

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.     

癌症研究的生物信息学资源

随着癌症研究的发展,生物信息学成为癌症研究的一个非常重要的方法和手段,本文从微阵列芯片数据管理和分析软件、微阵列数据仓库、蛋白质功能预测工具和蛋白质结构预测工具等四个方面介绍癌症研究的生物信息学资源信息,以给相关研究提供帮助.     

The next meta-challenge for Bioinformatics

The direct sequencing of uncultivable organisms present in complex biological and environmental samples has opportunities to discover new life forms and metabolic processes. This transformational field, known as metagenomics, is generating massive amounts of molecular information that can overwhelm the performance of conventional analysis and visualization algorithms. Here, I briefly highlight some of the emerging challenges this new discipline presents to the computational biology community and point some of the opportunities to develop applications that can translate metagenomic information into biomedical, agricultural, environmental, and industrial applications.