生物信息学本科专业建设现状

随着后基因组时代的到来,生物信息学逐渐进入了黄金发展期。生物信息学教育体系的建立和完善是永葆生物信息学活力的关键。国际和国内的生物信息学本科专业建设情况的分析显示全球生物信息学本科教育均处于起始阶段。深刻剖析了内蒙古自治区生物信息发展的瓶颈问题以及内蒙古科技大学开设生物信息学本科专业的优势和必要性。未来,随着测序技术、计算机技术等的进步,生物信息学将继续蓬勃发展;生物信息学人才的需求将不断扩大。为适应人才市场的需求,预计会有越来越多的高等院校将加入到中国的生物信息学本科教育事业。     

基于机器学习识别干燥综合征发病相关长链非编码RNA

通过机器学习筛选干燥综合征(SS)患者唇腺组织及全血中潜在发病相关长链非编码RNA(Long non-coding RNA, lncRNA)以及lncRNA与唇腺组织中免疫细胞浸润的相关性。通过GEO数据库获取SS唇腺组织及全血的表达数据,将唇腺组织表达数据归一化处理后,差异分析得到lncRNA表达谱,通过2种机器学习方法筛选并取交集得到共同的lncRNA。基于CIBER-SORT软件计算唇腺组织中22种免疫细胞浸润情况并分析关键lncRNA与免疫细胞浸润的相关性;分析全血中关键lncRNA与临床性状的相关性并绘制ROC曲线;分析关键lncRNA共表达编码蛋白基因,并进行KEGG信号通路分析。共筛选出SS关键lncRNA 1个(HCP5),在唇腺组织及全血中HCP5表达上调。免疫浸润分析显示,在SS唇腺组织中,γδT细胞、巨噬细胞、CD4+ 记忆T细胞比例明显升高,而浆细胞的比例在SS唇腺组织中比例减少。HCP5的表达与γ/δ T 细胞、CD4+ 记忆T细胞在唇腺中的浸润程度呈正相关。在全血中,HCP5与ANA、IgG、抗SSA抗体、抗SSB抗体、ESSDAI具有明显相关性。不同数据集中ROC诊断曲线结果显示HCP5的AUC为0.833和0.877;KEGG信号通路分析显示,唇腺与HCP5共表达的蛋白功能集中于抗原加工和呈递、B细胞受体信号通路等信号通路,全血中与HCP5共表达的蛋白功能集中于代谢途径细胞、凋亡等信号通路。HCP5可能通过影响SS患者唇腺组织免疫细胞的浸润从而影响SS疾病的发病与进展,为SS潜在的诊断及治疗靶点。     

NgAgo-gDNA基因组编辑系统的成功及启示

韩春雨等发明的DNA指导的基因组编辑系统NgAgo-gDNA,比原有的RNA指导的基因组编辑系统CRISPR-Cas9在靶向特异性(防脱靶),反应可控性和基因组编辑范围等方面都有显著的改进。NgAgo-gDNA不是一项简单的改进,是一项具有开拓性的工作,沿着这条研究路线,可以继续开发出更先进的基因组编辑系统。该研究充分体现了生物信息学,特别是大数据挖掘在未来生命科学研究中的重要地位。本文仅从生物信息学角度,谈谈这项研究的价值、意义以及可能引发的相关研究方向。     

蛋白质折叠识别方法综述

蛋白质折叠识别算法是蛋白质三维结构预测的重要方法之一,该方法在生物科学的许多方面得到卓有成效的应用。在过去的十年中,我们见证了一系列基于不同计算方式的蛋白质折叠识别方法。在这些计算方法中,机器学习和序列谱-序列谱比对是两种在蛋白质折叠中应用较为广泛和有效的方法。除了计算方法的进展外,不断增大的蛋白质结构数据库也是蛋白质折叠识别的预测精度不断提高的一个重要因素。在这篇文章中,我们将简要地回顾蛋白质折叠中的先进算法。另外,我们也将讨论一些可能可以应用于改进蛋白质折叠算法的策略。     

水稻中的无融合生殖研究及问题

本文综述了植物无融合生殖概念的发展历史。简述了目前报道的裟上主要无融合生殖材料的特点特征以及近年来的一些新进展。同时指出了水稻无融合生殖研究中存在的问题和注意事项。     

Circadian rhythm in dihydropyrimidine dehydrogenase activity and reduced glutathione content in peripheral blood of nasopharyngeal carcinoma patients

Dihydropyrimidine dehydrogenase (DPD) is a rate-limiting enzyme of 5-fluorouracil (5-FU) catabolism. Glutathione (GSH) is a tripeptide involved in platinum complex detoxification. This study explored the circadian rhythms of DPD activity and GSH concentration in the peripheral blood of 16 patients with histologically proven nasopharyngeal carcinoma (NPC) in order to guide the establishment of chronotherapeutic schedules for this cancer. DPD activity and GSH concentration were determined by high performance liquid chromatography (HPLC). Both variables displayed significant circadian rhythms (Cosinor analysis: p=0.009 and 0.012, respectively). Peak DPD activity occurred at about 02:30 h; whereas, peak GSH concentration occurred around 12:40 h. The differences between the peak and nadir mean values were 25.5% and 38.7%, respectively. The study showed that the circadian rhythms in DPD activity and GSH concentration in Chinese NPC are similar to those reported for western patients with colorectal cancer, despite the differences in race and kinds of cancer. These findings imply that the chronotherapeutic schedule of 5-FU and platinum used to treat European colorectal cancer patients probably is applicable to Chinese NPC patients.     

退化高寒草原土壤生物学性质的变化

对藏北退化高寒草原的土壤生物学性质研究表明:轻度退化草地2~10cm土层微生物(细菌、真菌、放线菌)数量与生物量(碳、氮)、土壤酶(纤维素酶、脲酶、碱性磷酸酶)活性和有机质总体上高于正常草地,中度、严重退化草地则均呈显著降低趋势.微生物生物量碳氮比(BC/BN)与土壤全碳、全氮比(TC/TN)呈极显著正相关(r=0.9088,P≤0.01;n=4);与正常草地相比,轻度、中度退化草地BC/TC、BN/TN值均呈上升趋势,而严重退化草地则呈明显下降趋势.土壤微生物生物量与土壤酶活性呈极显著或显著正相关,但二者均与土壤放线菌数量呈不同程度的负相关;2~10cm土层有机质与土壤微生物生物量、土壤酶活性均呈极显著或显著正相关;随草地退化的加剧,2~10cm和11~20cm土层腐殖质碳占土壤有机碳比重,以及胡敏酸碳占土壤腐殖质碳比重均较正常草地明显上升.     

水分胁迫对水稻籽粒蛋白质积累及营养品质的影响

以生产上广泛使用的水稻(Oryza sativa)品种‘汕优63’、‘扬稻6号’和‘武育粳3号’为材料,研究了水分胁迫对结实期水稻籽粒蛋白质积累及营养品质的影响。结果表明:正常施氮水平下,花后10~20 d的水分胁迫提高了谷氨酰胺合成酶(Glutamine synthetase,GS)和谷氨酸合酶(Glutamate synthase,GOGAT)活性,提高了籽粒自身利用无机氮合成氨基酸的能力,从而利于籽粒内蛋白质的积累,而高氮水平下,水分胁迫降低了籽粒自身合成氨基酸的能力。以重量为基数的蛋白质含有率在整个灌浆过程中呈“V”型消长,正常施氮水平下,水分胁迫明显提高了花后15 d至成熟期蛋白质含有率,而高氮水平下,水分胁迫处理的蛋白质含有率明显低于水层灌溉。与水层灌溉相比,水分胁迫提高了正常施氮水平下精米中醇溶蛋白和谷蛋白含量,但却明显降低了高氮水平下精米中醇溶蛋白和谷蛋白含量。水分胁迫对稻米中赖氨酸含量的影响因品种、植株的氮营养水平的不同而不同,水分胁迫显著降低了两种氮肥水平下‘汕优63’中赖氨酸含量,但却明显提高‘扬稻6号’中赖氨酸含量;而‘武育粳3号’于两种氮肥水平下表现恰好相反,正常施氮水平下赖氨酸含量略有升高;而高氮水平下赖氨酸含量明显降低。     

冬作季节土地管理对水稻土CH4排放季节变化的影响

通过温室盆栽试验对水稻土CH₄ 排放的季节变化及冬作季节土地管理的影响进行了研究.结果表明,冬作季节种植紫云英、淹水休闲及干燥休闲但泡水前施用稻草处理泡水后30dCH₄ 排放量分别高达133d观测期总排放量的67.5%、35.5%及33.3%,且在泡水后第13天及水稻移栽后第 7、40、91天分别出现 4个CH₄ 排放高峰;而种植小麦和干燥休闲但冬作前施用稻草处理泡水后55dCH₄ 排放量才占观测期总排放量的6.74%和 0.27%,随后至水稻收获CH₄ 排放通量也不高.冬作季节土地管理引起的水稻生长期土壤Eh季节变化的差异是造成CH₄ 排放通量季节变化差异的主要原因.     

三核苷酸重复及相关序列宏观弯曲的预测

给出描述３６个四体内三基对平面间相互方位和碱基对间沿长轴方向位移的参数集。考虑到碱基对梯阶间的非紧邻相互作用,提出ＤＮＡ宏观弯曲的经验预测规则。给出ＤＮＡ宏观弯曲的定义,使用联系碱基对梯阶间的变换矩阵计算宏观弯曲。对１８个与人类遗传病有关的三核苷酸重复及相关序列预测了宏观弯曲。理论结果和相应的实验数据作了比较,对结果的理论含义作了讨论。