输入病毒导致的十起本土疫情首例病例新冠病毒基因特征分析

2020年4月中国阻断湖北省武汉市新冠肺炎疫情传播后,中国国内报道了多起由境外输入导致的本土聚集性新冠肺炎疫情。为分析引起聚集性疫情的输入性新型冠状病毒(SARS-CoV-2)的基因组特征,本研究对2020年4-11月份十起输入相关本土疫情首例病例的SARS-CoV-2全基因组基因特征进行分析,系统阐述了相关SARS-CoV-2的全基因组和氨基酸变异特征。结果显示,与武汉参考株相比,十起本土聚集性疫情首例病例的SARS-CoV-2核苷酸突变中位数为10个(8个-26个),氨基酸突变的中位数为6个(4个-16个),且刺突(spike,S)蛋白只有D614G一个氨基酸发生突变。除分支位点外,10条SARS-CoV-2全基因组序列的65个核苷酸突变位点以及35个氨基酸突变仅出现1-2次,呈现随机性。全基因组分析表明,这十起本土疫情的首例病例基因组按照中国分型法可划分为4个型,按照Pangolin分型法可划分为7个型,与我国2020年1-3月份武汉流行的毒株属于不同基因型,不是本土SARS-CoV-2的持续传播。与2020年9-12月英国和南非变异株属于不同基因型,无相关性。本文系统分析了2020年由输入病毒导致的十起本土疫情首例病例的SARS-CoV-2核苷酸与氨基酸变异特征,为我国新冠防控策略的制定以及后续新冠疫情的溯源提供了参考依据。     

基于结构信息的RNA多序列比对

多序列比对是生物信息学中重要的基础研究内容,对各种RNA序列分析方法而言,这也是非常重要的一步。不像DNA和蛋白质,许多功能RNA分子的序列保守性要远差于其结构的保守性,因此,对RNA的分析研究要求其多序列比对不仅要考虑序列信息,而且要充分考虑到其结构信息。本文提出了一种考虑了结构信息的同源RNA多序列比对算法,它先利用热力学方法计算出每条序列的配对概率矩阵,得到结构信息,由此构造各条序列的结构信息矢量,结合传统序列比对方法,提出优化目标函数,采用动态规划算法和渐进比对得到最后的多序列比对。试验证实该方法的有效性。     

猪瘟弱毒C81株全基因组测序及分子结构预测

参照已发表的猪瘟病毒弱毒株的序列,设计7对覆盖全长基因组的引物,通过RT-PCR从感染猪瘟病毒弱毒株的PK-15细胞中扩增得到7个cDNA片段,分别克隆到pMD18-T载体并测序,利用DNASIS软件获得猪瘟病毒C81株全基因组序列(GenBankAY663656).C81株基因组全长12310nt,只有一个大的开放阅读框,编码3898个氨基酸的聚蛋白.序列分析表明,C81株开放阅读框与其它各毒株核苷酸和氨基酸序列的同源性变化较大,分别为84.4%～99.6%和91.6%～99.4%.同时,我们绘制了26株CSFV ORF的进化树,比较了CSFV 5'非翻译区核苷酸序列并推测其二级结构,发现不同毒株之间存在较大的差异,另外对C81株聚蛋白的功能域和三维结构进行了预测.     

人G6PD T279A和T279S两种突变子的体外构建

目的:构建葡萄糖6磷酸脱氢酶(Glucose 6-phosphate dehydrogenase,G6PD)T279A和T279S两种突变子.方法:以Genbank No X03674为参考序列设计并合成引物、以含G6PD基因的质粒(Philip JMason博士惠赠)为模板,PCR扩增获得G6PD野生型基因片段,琼脂糖凝胶电泳后回收PCR产物,连接、转化构建克隆质粒pMD18T-G6PD;酶切pMD18T-G6PD质粒、电泳后回收目的基因片段,连接、转化构建含G6PD野生型基因的重组质粒pAL-G6PD;设计并合成含有突变序列的引物,以pAL-G6PD为模板,体外扩增获得G6PD835-海口(835A→G,T279A)和835-中国-1(835 A→T,T279S)突变子.结果:酶切后经电泳鉴定表明获得与预期大小相符的pMD18T-G6PD质粒,EcoRI和Hind Ⅲ双酶切获得与预期大小相符的pAL-G6PD,测序结果与参考序列完全一致.0.8%的琼脂糖凝胶电泳鉴定,并定量pAL-G6PD单链DNA浓度约为200ng/uL.经测序鉴定并与参考序列比对结果表明获得了G6PD的T279A和T279S两种突变子.结论:成功构建了G6PD的T279A和T279S两种突变子,为下一步原核表达、生化性质以及酶动力学等研究奠定了基础.     

一类蛋白质相互作用网络比对的线性规划算法

随着越来越多的蛋白质相互作用数据被公布,网络比对在预测蛋白质的新功能和推测蛋白质网络进化历史上发挥着越来越重要的作用。但是,目前主要的网络比对方法要么忽略蛋白质的同源信息或蛋白质网络的结构信息,要么采用启发式算法。文章作者通过将网络比对转化为线性规划问题给出了一个精确的网络比对算法,并且针对水痘病毒和卡波济(氏)肉瘤病毒的蛋白质相互作用数据进行了比对分析。     

腐蚀生物膜垢中硫酸盐还原菌的系统进化分析

从油田回注水系统加压泵后的管道管壁生物膜垢里分离得到的一株嗜热、嗜酸、异养型硫酸盐还原菌,编号为CW-04.该菌株兼性厌氧、革兰氏阳性、有极生鞭毛、直或弯曲的短杆状,能产孢子,最佳生长温度47℃,在20℃～63℃下培养基中均能使测试瓶有黑色沉淀产生,从腐蚀防治的角度研究该菌株的生长曲线.主要生理生化特性包括:生长pH范围为3.7～10,最佳生长pH为6～6.5,最佳生长盐度为0.7%.能够在H2 醋酸盐、甲酸盐、乙酸盐、丙酸盐、乳酸盐、丙酮酸盐和乙醇等电子供体中生长,也能够利用葡萄糖、果糖和简单的氨基酸作为唯一碳源生长;能够在硫酸钠、硫代硫酸钠、亚硫酸钠等电子受体中生长,但是不能利用硝酸盐和硫磺.通过16S rDNA测序以及系列比对分析:该菌属于细菌界(Bacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、梭菌纲(Clostridia)、梭菌目(Clostridiales)、蛋白胨链球菌科(Peptococcaceae)、脱硫肠状菌属(Desulfotomaculum),与该属中的种Desulfotomaculum aeronauticumd相似性达到99%.     

四种常用的生物序列比对软件比较

随着高通量测序技术的快速发展,下一代测序技术也迅速发展为生物领域中的主流技术,而理解下一代测序数据最重要的一步是比对。比对是进行后续生物信息分析的基石,也因此催生了很多比对软件。本文主要选取了四种常用的比对软件Bowtie2、BWA、MAQ和SOAP2,对这四种软件及算法进行综述,并通过实际测序数据对四种软件进行比较和评估,为生物学研究者选择最佳的短序列比对软件提供理论和实践依据。     

非随机过程影响百山祖局域植物群落的物种组成

为探讨从区域到局域的变化过程中的主导影响机制,通过整理百山祖自然保护区的历次植物调查资料,并详细调查5 hm2的样地群落,对保护区整个区域和样地群落物种组成的差异和功能性状的组成差异进行了比较。结果表明,在区域种库和局域群落之间的物种组成差异明显,在区域和局域物种数量排名前10的科和属中只有5科和5属是共有的;相较于区域中的属,样地中温带分布的属明显增多,而热带分布的属较少。功能性状方面,与区域相比,样地中草本植物比例减少而木本植物比例增加;单叶植物比例增加,复叶植物比例下降;两性花比例下降,雌雄异株比例上升;肉质果比例上升,而干果比例下降。这些结果表明从区域到局域群落构建过程中生态位分化机制等非随机过程起着重要的作用。     

同源建模关键步骤的研究动态

应用同源建模的蛋白质结构预测已经成为一种快速获得蛋白质结构的技术,这种技术也将成为完成结构基因组计划的有力工具.同源建模是指寻找与目标序列同源而且有实验测定结构的蛋白质作为模板,从而构建目标序列的结构模型的方法.限制这种方法的应用主要是同源建模的关键步骤,即目标与模板之间序列比对和环区建模的准确性.当模型的准确性达到令人信服的程度时,更为精确的计算机辅助药物设计和改造蛋白质,甚至设计全新功能的蛋白质将成为可能.综述了从算法和策略上提高同源建模关键步骤准确性的研究进展.     

细胞质雄性不育辣椒育性恢复基因特异分子标记的筛选

利用集团分离分析法(Bulked segregant analysis BSA),以辣椒细胞质雄性不育系BU-12、恢复系RF-12为材料共筛选了336条RAPD引物,其中引物S418在恢复系中呈现特异性扩增,得到一条约3000bp的特异片段。回扩得到两条片段,测序表明大小为1515bp,1162bp。荧光原位杂交证实1515bp片段为恢复系特有,命名为S4181515。序列分析表明S4181515为一新发现的序列,Blastn序列比对同源性小于40％,tBlastx比对发现该序列与水稻2、4、7、10号染色体的几个BAC克隆上的序列高度同源。推测可能与其具有相似的编码功能,为进一步从分子水平研究辣椒育性恢复打下了坚实的基础。根据测序结果设计特异引物,将S4181515转化成特异PCR标记,证明能用于候选材料的初筛。