新型图形硬件支持下的动态规划局部比对算法加速研究

为探索准确、高效、低成本、通用性并存的生物序列局部比对方法。将点阵图算法、启发式算法等各种序列局部比对算法中准确性最高的动态规划局部比对算法在计算机中实现,并通过流式模型将其映射到图形硬件上以实现算法加速,再通过实例比对搜索数据库完成比对时间和每秒百万次格点更新（MCUPS）性能值评测。结果表明,该加速算法在保证比对准确性的同时,能显著提升比对速度。与目前最快的启发式算法相比,比对平均加速为14.5倍,最高加速可达22.9倍。     

双序列比对基础和应用实例

首先介绍序列比对的分子生物学基础,即核酸序列基本单元核苷酸和蛋白质序列基本单元氨基酸。文中以精心设计的图表列出四种核苷酸和二十种氨基酸的名称、性质和分类。第2节简述序列比对基础,包括相似性和同源性基本概念、整体比对和局部比对、点阵图方法、动态规划和启发式算法、计分矩阵和空位罚分,以及常用软件和分析平台。第3节介绍核酸序列比对中常用计分矩阵DNAfull,蛋白质序列比对中常用计分矩阵BLOSUM62和PAM250。第4-8节则以血红蛋白、多肽毒素、植物转录因子、癌胚抗原和唾液酸酶为例,介绍双序列比对的具体应用。通过这些实例,说明如何选择分析平台和比对程序、如何设置计分矩阵和空位罚分,如何分析比对结果及其生物学意义。文末进行简要总结。     

三种稻飞虱在高温变温下的生态表现

在大型人工气候箱内模拟自然高温变温(27℃-38℃)下研究褐飞虱、白背飞虱、灰飞虱等3种稻飞虱种群的表现,并以恒温28．3℃为对照。发现3种稻飞虱的卵孵化率在变温下暴露5天,10天后,除白背飞虱卵孵化率在10天处理下比对照下降30％外,其他几种处理均和对照无显著差异;从发育历期来看,各虫种卵的发育速率随变温处理时间的延长而加快;3种稻飞虱若虫在变温处理5天后,褐飞虱,白背飞虱和灰飞虱的生存率依次为20％,30％和55%,明显低于对照;变温处理10天后,白背飞虱无一个体生存;褐飞虱比对照低75％．灰飞虱低50％;褐飞虱和白背飞虱雌成虫寿命明显比对照短;灰飞虱雌成虫的产卵量各处理间无显著差异,但白背飞虱和褐飞虱的产卵量在变温处理8天后,仅为对照的40％和80％,变温处理15天后,分别为对照的15％和54％。     

糙皮侧耳不同单核体基因序列的保守性分析

从已公布的糙皮侧耳基因组信息入手,用全局比对法计算两个不同单核之间基因序列的相似性,这种相似性与基因序列的保守性有关。通过对保守和不保守的基因集合进行功能富集分析研究,分析与序列保守性相关的Gene Ontology功能。保守基因集合中显著富集的主要是一些代谢过程、催化酶活性、输送等功能。不保守基因集合中显著富集的多为激酶活性、绑定、调控等功能。     

耐热碱性磷酸酶功能结构域的进一步定位

为了进一步精确定位耐热碱性磷酸酶 (TAP)的功能结构域和建立酶功能结构域定位的有效方法 ,在对TAP进行序列相容性比对及二级结构统计预测的基础上 ,以二级结构单元的完整性为依据对其功能结构域进行定位 .TAP的功能结构域在 35～ 4 76氨基酸之间 ,记为TAPN3 4C2 5(TAP的N端去掉 34个氨基酸而C端去掉 2 5个氨基酸 ) ,比盛小禹等定位的少 15个氨基酸 .克隆、表达实验结果证明了TAPN3 4C2 5的酶学活性 ,其最适反应温度为 72℃ ,比TAPND2 7(N端去除了 2 7个信号肽氨基酸的TAP)上升了 7℃ ,而最高耐受温度为 83℃ ,比TAPND2 7下降了 16℃ .实验结果表明 ,以二级结构预测结果进行酶功能结构域定位是一种更为精确的方法 .     

SARS冠状病毒RNA依赖的RNA聚合酶(RdRp)蛋白保守氨基酸基序的鉴定

严重急性呼吸综合片冠状病毒(SARS病毒)的高危害性,使得研究其分子机制并开发有效的治疗药物成为当前生物学家面临的紧迫任务.     

毛囊蠕形螨与皮脂蠕形螨基因组DNA的RAPD分析和序列比对

【目的】分析毛囊蠕形螨Demodex folliculorum（D.f.）和皮脂蠕形螨D. brevis（D.b.）基因组DNA的多态性, 对相关条带进行测序分析。【方法】采用改良小昆虫DNA提取法提取两种人体蠕形螨基因组DNA, 选择RAPD技术对其进行多态性分析, 将相关条带分别与pMD18-T载体连接, 克隆、测序后进行酶切鉴定和分析。【结果】毛囊蠕形螨共扩增15条带, 皮脂蠕形螨共扩增12条带;两种蠕形螨既有共有条带, 又有特异性条带;根据条带差异计算得到两种间的遗传距离为0.5556. 毛囊蠕形螨约800 bp处特异性条带测序结果显示, 序列片段长度为855 bp（GenBank登录号为FI277970）;特异性引物扩增和酶切鉴定均为毛囊蠕形螨所特有. 序列比对显示与阿糖胞苷DNA区域结合蛋白有46%的序列相似度。两种人体蠕形螨约300 bp处共有条带序列分析显示, 碱基序列均为341 bp（GenBank登录号分别为D.f. FI520176;D.b. FI520175）, 在第84和第165位点有2个碱基不同, 分别是A/G和C/T互换, 同源性高达99.4%. 但未发现有开放阅读框和相似度高的序列。 【结论】序列片段为855 bp的特异性条带为毛囊蠕形螨所特有;341 bp碱基序列为毛囊蠕形螨和皮脂蠕形螨所共有, 同源性高达99.4%. RAPD技术可用于两种人体蠕形螨基因组DNA的多态性分析和物种鉴定。     

鱼类基因数据库与生物信息学在鱼类基因开发上的应用

近十年来,随着分子生物学技术的发展,各国际组织间的合作研究使得资源基因组计划得以普遍实施.各种动物、植物基因组数据库均在互联网上陆续发布,生物信息量随之迅猛增长,然而如何利用并发掘这些数据蕴涵的宝藏,从中提取解释生命个体生长发育、免疫调节以及病害控制等机理的宝贵信息,已成为人类所面临的巨大挑战.     

基于ReHo方法的颞叶癫痫功能磁共振成像研究

癫痫是一种以神经活动同步性异常增高为特征的中枢神经系统疾病。作者利用基于局域一致性(regional homogeneity,ReHo)分析方法的功能磁共振成像技术对内侧颞叶癫痫(medial temporal lobe epilepsy,mTLE)进行了研究。观察颞叶癫痫病人相比正常对照组局域一致性的改变情况。结果表明:在静息状态下,病人大脑的局域一致性在某些脑区较正常人高,主要集中在海马、丘脑、顶叶;另外在某些脑区的局域一致性较正常人低,主要集中在小脑后叶。提示该方法可检出癫痫活动造成的局部脑组织血氧水平信号同步性的改变,进而达到对癫痫活动的定位检测。     

构建基于折叠核心的全α类蛋白取代矩阵

氨基酸残基取代矩阵是影响多序列比对效果的重要因素,现有的取代矩阵对低相似序列的比对性能较低.在已有的 BLOSUM 取代矩阵算法基础上,定义了基于蛋白质折叠核心结构的序列 结构数据块;提出一种新的基于全α类蛋白质折叠核心结构的氨基酸残基取代矩阵——TOPSSUM25,用于提高低相似度序列的比对效果.将矩阵TOPSSUM25导入多序列比对程序,对相似性小于25%的一组四螺旋束序列 结构数据块的测试结果表明,基于 TOPSSUM25的多序列比对效果明显优于BLOSUM30矩阵;基于一个BAliBASE子集的比对检验也进一步表明, TOPSSUM25在全α类蛋白质的两两序列比对上优于BLOSUM30矩阵.研究结果可为进一步的阐明低同源蛋白质序列 结构 功能关系提供帮助.