分类: 生物学 >> 生物工程 提交时间: 2024-03-05
摘要: Single-molecule discrimination among amino acids is crucial to the realization of next-generation protein sequencing. Owing to the heterogeneous charge and subtle volume difference of underivatized amino acids, it remains a challenge for single-molecule techniques to recognize each of them. Here, we report the direct detection of twenty proteinogenic amino acids using a copper(II)-functionalized MspA nanopore. The binding sites for copper(II) ion are constructed by introducing histidine mutation (N91H) to M2MspA protein. With copper ion binding to histidine residues, amino acids can reversibly coordinate the copper-histidine complex, generating well-defined current signals. Using this strategy, all twenty amino acids can be detected. Assisted by a machine learning algorithm, we can identify 100% of signals with 70.2% accuracy or 60% of signals with 93.4% accuracy in the validation set. In successively addition experiment, each amino acid in a mixture of 10 amino acids can be identified precisely. Furthermore, we use carboxypeptidase A1 to partly release the C-terminal amino acids of peptides with different lengths (9, 10 and 22 residues). The hydrolysates of peptides can be identified and distinguished. These results demonstrate the feasibility of this system for amino acids detection and peptide identification, shedding new lights on the development of single-molecule protein sequencing.
分类: 生物学 >> 生态学 提交时间: 2024-01-23
摘要: 在基于宏条形码(meta-barcoding)的eDNA监测技术路径中,eDNA测序数据的分析和注释是决定监测结果判断和评估精确与否甚至准确与否的基础,而参考数据库选择、指标阈值选择、目标数据准备是eDNA测序数据分析和注释中最为关键的3个技术环节。为弄清上述3个技术环节处理方案的影响,本研究以长江中游2组eDNA监测COI基因测序数据为分析对象,针对鱼类的检出做了3组实验来分别检验1)不同参考数据库及物种注释算法对注释结果的影响,2)不同OTU聚类序列相似度和物种注释分类置信度(序列一致性和序列覆盖度)对注释结果的影响,3)目标数据中各物种不同序列丰富度对注释结果的影响。结果显示:1)Blast算法下,3个版本nt库注释出的物种基本一致(72%~78%),2个本地序列参考库注释出的物种也基本一致(91%~96%),这5个序列参考库注释出的物种52%~68%一致;nt库RDP Classifier算法注释出的物种覆盖95%以上Blast算法注释出的物种,并比Blast算法注释出的物种多151%~443%,多出的物种大都是错误注释,本地参考数据库RDP Classifier算法注释出的物种覆盖66%~85%的Blast算法注释出的物种,并存在数条只注释到科属的结果。2)OTU聚类序列相似度阈值,取值0.999比取值0.99获得的OTU多154%~209%,注释到鱼类的OTU多240%~490%;注释分类置信度阈值(Blast算法,序列一致性和序列覆盖度)从0.8到0.99注释获得的物种组成基本(94%以上)一致,物种下的OTU组成也基本(83%以上)一致,注释分类置信度阈值取0.7时注释获得的物种组成、OTU组成和取0.8及以上时注释获得的有较大差异。3)在OTU聚类序列相似度阈值0.999、注释分类置信度阈值0.9时,多序列数据注释所得鱼类物种数、OTU数最多、物种注释正确率最高(达81.49%),分别比单序列数据的多7%、215%和高5%。在具体eDNA测序数据的分析和注释中,可通过建立完善本地参考数据库、优化OTU聚类序列相似度和物种注释分类置信度(序列一致性和序列覆盖度)取值、增加目标数据的丰富度来提高注释结果的准确性,但受制于物种注释算法的局限性,物种注释错误和注释遗漏的问题可能将长期存在,物种注释正确率通常低于85%(基于COI基因的eDNA监测)。
分类: 生物学 >> 生物化学 提交时间: 2024-01-20
摘要: 大鼠在闻气味时,其尿液蛋白质组是否有相应的变化呢?闻不同气味产生的变化会不同吗?本研究通过对6只大鼠闻香油、风油精3天后,第3天、第4天的尿液样本进行采集,并使用LC-MS/MS技术对样本进行成组及单只前后对比分析。同时将已鉴定到的差异蛋白与同年龄段大鼠生长发育产生的差异蛋白进行比较,以排除生长发育对本实验结果造成的影响。实验结果表明,将香油组Day0和Day4的尿蛋白质组相比较,经过筛选可以鉴定到143个差异蛋白,随机产生的差异蛋白平均为7.32个,至少有94.88%的差异蛋白不是随机产生的。经成组及单只前后比较分析,同一气味呈现出较为一致的变化,在香油组鉴定到了与嗅觉产生相关的低密度脂蛋白受体相关蛋白2、COPD的生物标志物胎球蛋白B等差异蛋白,同时在风油精组鉴定到子宫球蛋白、三叶草因子3、粘蛋白2等变化显著且与嗅觉产生相关的差异蛋白。值得一提的是,我们在风油精组再次鉴定到了气味结合蛋白2A,同时存在于4只大鼠单只前后比较产生的差异蛋白中,这与电子烟模型呈现的结果一致。本研究证明,气味会对大鼠的尿液蛋白质组产生影响,不同气味对其的影响不同。这为探究嗅觉的生物学过程提供了新方法。
分类: 生物学 >> 生物化学 提交时间: 2024-01-18
摘要: 钙是维持生物体正常生理功能所必需的元素。本研究对大鼠灌胃葡萄糖酸钙3225mg/kgd(相当于钙剂量300mg/kgd)4天,对比分析了大鼠短期灌胃葡萄糖酸钙前后的尿液蛋白质组。许多差异蛋白被报道与钙有关,比如Regucalcin(灌胃后是灌胃前的2.6倍,p=0.022)、跨膜蛋白132A(Transmembrane protein 132A)(灌胃后是灌胃前的8.2倍,p=0.009)、肌酸激酶(creatine kinase)(灌胃前是灌胃后的17.5倍,p=0.006)、Claudin-3(灌胃前是灌胃后的13.3倍,p=0.037)等。差异蛋白富集到的KEGG通路包括钙信号通路,生物学过程和分子功能也显示出与钙的相关性。本研究从尿液蛋白质组学的角度探究钙元素对机体的整体影响,有助于深入理解钙元素的生物学功能,拓宽尿液蛋白质组学的应用潜力。
分类: 生物学 >> 生物化学 提交时间: 2024-01-04
摘要: 铁是维持生物体正常生理功能所必需的微量元素,还没有研究从尿液蛋白质组的角度探究铁元素对机体的整体影响。本研究对大鼠灌胃多糖铁复合物(28mg/kgd 铁元素,相当于成年人预防贫血的剂量)4天,采用自身前后比较和成组比较两种分析方法,对比分析了大鼠短期灌胃多糖铁复合物前后的尿液蛋白质组。许多差异蛋白被报道与铁有关,包括2',3'-环核苷酸3'-磷酸二酯酶(CNPase)(灌胃前是灌胃后的7.7倍,p=0.0039)、p38(灌胃后是灌胃前的14.5倍,p=0.003)等;单只大鼠前后比较中,铁调素(Hepcidin)在4只大鼠中同时上调。差异蛋白富集到的生物学过程包括对碳水化合物代谢过程、铁离子的反应、细胞凋亡过程的调控、造血祖细胞分化等;分子功能(如补体结合、血红蛋白结合等)、KEGG通路(如补体和凝血级联、胆固醇代谢、疟疾等)也显示出与铁的相关性。本研究从尿液蛋白质组学的角度有助于深入理解铁元素的生物学功能,并为铁代谢紊乱相关疾病的预防、诊断、治疗及监测提供了新的研究视角。
分类: 生物学 >> 生物化学 分类: 生物学 >> 分子生物学 提交时间: 2024-01-02
摘要: 目的:对肥胖人群与正常人群尿液蛋白质组的比较。方法:收集肥胖人群和正常人群的尿液样品,通过高效液相色谱串联质谱联用(LC-MS/MS)的非标记定量蛋白质组学技术进行鉴定。筛选肥胖人群与正常人群尿液蛋白质组的差异蛋白进行蛋白质功能和生物学通路分析;将肥胖个人与正常人群尿液蛋白质组进行比较,统计共有差异蛋白进行蛋白质功能和生物学通路分析;在肥胖个人尿液蛋白质组中检索已被报道的肥胖生物标志物。结果:肥胖人群相对于正常人群尿液蛋白质组可鉴定到38个差异蛋白,其中有些蛋白已经被报道与代谢、肥胖相关,差异蛋白富集到的生物学过程也与代谢等过程相关;肥胖个人与正常人群尿液蛋白质组比较富集到8个共有差异蛋白,其中有蛋白已经被报道与代谢、肥胖相关,差异蛋白富集到的生物学过程也与代谢等过程相关;在肥胖个人相对于正常人群尿液蛋白质组的差异蛋白中,能匹配到已被报道的肥胖生物标志物。结论:尿液蛋白质组能进行正常人与肥胖者的区分,尿液蛋白质组差异蛋白中具有已知和肥胖、代谢相关的关键蛋白,且差异蛋白能富集到营养、代谢等相关生物学过程。尿液蛋白质组具有探究肥胖发生机制、提供个性化治疗的潜力。
分类: 心理学 >> 心理学其他学科 分类: 生物学 >> 神经生物学 提交时间: 2023-12-19
摘要: 人脑左右半球中空间对等的区域亦称同伦脑区,往往表现出功能相似性,暨功能同伦。为理解人类心理行为的功能同伦规律和机制,本文基于脑连接组的双因子生成理论,提出一种人脑功能同伦研究方法:功能同伦亲和度。该方法通过计算同伦脑区的全脑功能连接模式的余弦距离,量化同伦脑区的功能亲和度。使用美国和中国人脑连接组计划的全脑功能磁共振影像数据库,我们首先绘制了700毫秒2毫米时空精度的功能同伦亲和度图谱,评估了其个体差异的重测信度。其次,我们对该图谱的系统分析定位出人类颞顶联合区的三个特定区域,发现了它们半球偏侧化的特征规律,揭示了其与注意、语言和社会认知的功能关联。最后,我们通过多模态脑图谱关联计算进一步探索了人脑功能同伦亲和度与遗传、进化、结构与功能组织分布的相关规律。综上,我们所提出的功能同伦亲和度方法可为人口神经科学研究提供高信效度人脑功能测量图谱。
分类: 生物学 >> 病毒学 提交时间: 2020-04-19
摘要: The ongoing outbreak of Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) has become a global pandemic and crisis. SARS-coronavirus-2 (SARS-CoV-2), the causative pathogen of COVID-19, is a positive-sense single-stranded RNA virus belonging to the family Coronaviridae. For RNA viruses, virus-encoded RNA helicases have long been recognized to play pivotal roles during viral life cycles by facilitating the correct folding and replication of viral RNAs. Here, our studies show that SARS-CoV-2-encoded nonstructural protein 13 (nsp13) possesses the nucleoside triphosphate hydrolase (NTPase) and RNA helicase activities that can hydrolyze all types of NTPs and unwind RNA helices dependently of the presence of NTP, and further characterize the biochemical characteristics of these two enzymatic activities associated with SARS-CoV-2 nsp13. Moreover, we found that some bismuth salts could effectively inhibit both the NTPase and RNA helicase activities of SARS-CoV-2 nsp13 in a dose-dependent manner. Thus, our findings demonstrate the NTPase and helicase activities of SARS-CoV-2 nsp13, which may play an important role in SARS-CoV-2 replication and serve as a target for antivirals.
分类: 生物学 >> 病毒学 分类: 计算机科学 >> 计算机科学技术其他学科 提交时间: 2020-02-21
摘要: 新发传染病爆发流行期间,亟需提出候选药物功效与机制的科学假说。疫苗或新药研发均需要一定时间,因而药物重定位(老药新用)策略有其独特价值。但是新发疾病其病原体、宿主反应的临床数据不充分,制约了候选药物假设的提出。此阶段常根据病人临床特征进行广谱抗病毒药物的尝试。本文借鉴人工智能领域常见的启发式搜索思路,提出一种新方法(aCODE),基于前期有一定疗效提示的广谱抗病毒药,获得其宿主靶蛋白集合,在全基因组尺度上搜索与之相关性最高的基因模块组合,进而对候选化合物(如已批准上市药物、天然产物)进行模式匹配与统计检验排序。本方法可根据临床实践的进展更新输入药物,迭代输出更精准结果,输出的天然产物或中药、药食同源成分结合其它信息后可实施快速测试,形成敏捷研发测试闭环。本方法的第二版更新及其与文献证据的比对分析请参考:http://chinaxiv.org/abs/202002.00024。
分类: 生物学 >> 病毒学 提交时间: 2020-02-14
摘要: 摘要:2019年12月,中国武汉报道了2019新型冠状病毒(2019 novel Coronavirus,2019-nCoV)引起的肺炎。基于基因组信息,我们前期研究结果显示2019-nCoV与SARS冠状病毒虽然同属于Beta冠状病毒B亚群(BB冠状病毒),但两种病毒差异很大,这一结果与两者临床症状差异一致。前期研究还发现了BB冠状病毒存在大量的可变翻译,并从分子水平揭示了BB冠状病毒变异快、多样性高的特点。本研究在国际上首次报道BB冠状病毒S蛋白上的一个重要突变,这个突变使2019-nCoV具有了一个可供Furin蛋白酶切的位点,是除鼠肝炎冠状病毒外所有的其它BB冠状病毒(包括SARS和SARS样(SARS-like)冠状病毒)所不具有的。这个突变有可能增强了2019-nCoV侵染细胞的效率,进而使其传播力显著大于SARS冠状病毒。由于这个突变,2019冠状病毒的包装机制也会不同于SARS等其它大部分Beta冠状病毒,而有可能与鼠肝炎冠状病毒、HIV、埃博拉病毒和一些禽流感病毒的包装机制相同。作为一个意外发现,一些禽流感病毒也可以通过突变获得Furin蛋白酶切位点。对这个重要突变的后续研究将为揭示2019-nCoV传播力强的原因,以及为药物、抗体和疫苗的开发等工作奠定基础。
分类: 生物学 >> 病毒学 提交时间: 2019-01-29
摘要: 本研究的主要目的是检测硬蜱携带的病毒。作为一个意外发现,检测到一个235 bp的来自非洲猪瘟病毒基因组的特异性片段。随后的测序发现,蜱和羊都具有这个片段,特别是共有一个特异性突变C38T,是目前已发布的非洲猪瘟病毒基因组上对应片段都没有的。
分类: 医学、药学 >> 临床医学 分类: 生物学 >> 生物工程 分类: 物理学 >> 电磁学、光学、声学、传热、经典力学和流体动力学 提交时间: 2019-01-15
摘要: [Objective] Evaluate on the treatment efficacy and safety for transcranial magnetoelectric encephalopathy treatment instrument (brand name: AOBO Parkinson’s Treatment Instrument) treatmenting parkinson's disease. [Methods] Use methods of double center,randomized, double blind, self crossover, 22 Parkinson’s patients who met the inclusion criteria were randomly divided into A group and B group, then were carried on the curative effect analysis, and were observed therapeutic effect. [Results] The treatment group of 22 cases, basically cured in 0 cases, markedly effective in 9 cases, effective in 8 cases, ineffective in 5 cases. The total efficiency rate and total effective rate were 40.91% (9/22) or 77.27% (17/22) respectively. The control group of 22 cases, basically cured in 0 cases, markedly effective in 2 cases, effective in 3 cases, ineffective in 17 cases. The total efficiency rate and total effective rate were 9.09% (2/22) or 22.73% (5/22) respectively, the total effective rate and total effective rate in the treatment group were higher than those in the control group, the difference was statistically significant (P0.05); There was significant difference between the treatment group and the control group (p<0.05). [Conclusions] Transcranial magnetoelectric stimulation can significantly improve resting tremor, muscle rigidity, bradykinesia in patients with Parkinson’s disease and other symptoms, and the use of safety. "
分类: 生物学 >> 生物工程 分类: 物理学 >> 电磁学、光学、声学、传热、经典力学和流体动力学 提交时间: 2017-02-13
摘要: [目的] 评价经颅磁电抑郁症(失眠)治疗仪(商品名:奥博百忧度)治疗抑郁症的有效性及安全性。[方法] 对 80例轻、中度抑郁症患者进行了随机、安慰对照、多中心4周临床试验,其中治疗组和对照组各 40例。治疗组使用经颅磁电抑郁症(失眠)治疗仪进行治疗,对照组使用经颅磁电抑郁症(失眠)治疗仪模拟治疗(音频安慰)。[结果] 临床试验研究结果表明,治疗 4 周后对照组的总显效率和总有效率分别为5.00%(2/40)和 35.00%(14/40),其 95%的可信区间分别为(0.00~11.75)和(20.22~49.78),治疗组的总显效率和总有效率分别为 65.00%(26/40)和 80.00%(32/40),其 95%的可信区间分别为(50.22~79.78)和(67.60~92.40),各中心效应有差别(P=0.0009);两组总有效率和总显效率的优效性检验 P<0.0001,且治疗组高于对照组,说明治疗组优于对照组。两组均无不良反应。[结论] 经颅磁电抑郁症(失眠)治疗仪(商品名:奥博百忧度)治疗抑郁症使用安全,疗效确切,尤其在“抑郁、有罪感、睡眠障碍、工作和兴趣、迟缓、激惹、焦虑”等主要症状方面得到明显改善。
分类: 生物学 >> 植物学 >> 植物生态学和植物地理学 提交时间: 2016-06-13
摘要: 在全球气候变化背景下, 未来我国北方半干旱地区的降水格局将呈现出季节与年际间降水波动增强和极端降水事件增加的趋势。水分是半干旱草原的主要限制因子, 降水格局变化导致的土壤水分状况的改变必然对生态系统的结构和功能产生显著的影响。该研究选取内蒙古多伦、锡林浩特两个典型半干旱草原群落, 通过分析2006–2013年的降水和多层次(0–10 cm、10 cm、20 cm、30 cm和50 cm)土壤含水量连续观测数据, 研究降水格局变化对土壤水分状况及其垂直分布的影响, 特别是土壤水分对降水事件的脉冲响应过程。结果表明: 两个站点的土壤含水量均呈现显著的季节及年际间波动, 其中, 深层水分波动相对较小, 表层水分波动相对剧烈。锡林浩特50 cm深处土壤含水量波动较大, 主要由于春季融雪对深层水分的补充。年际间多伦和锡林浩特生长季表层土壤含水量与降水量存在显著的正相关关系, 下层土壤含水量与降水量相关性不显著。研究发现最小2 mm的降水事件能够引起两个站点表层土壤含水量的升高, 即该地区有效降水为日降水量>2 mm。表层土壤含水量对独立降水事件的脉冲响应可通过一个指数方程很好地拟合出来。降水事件的大小决定了雨后表层土壤含水量的最大增量和持续时间, 同时这个脉冲响应过程还受到雨前土壤含水量的影响, 但该过程中并未发现植被因子(叶面积指数)的显著影响。降水后水分下渗深度及该深度的土壤含水量增量主要由降水事件大小主导, 同时受到雨前土壤含水量的影响。在多伦和锡林浩特, 平均每增加1 mm降水, 下渗深度分别增加1.06和0.79 cm。由此我们认为, 在内蒙古半干旱草原, 降水事件大小和雨前土壤干湿状况是影响土壤水分对降水响应的主要因素, 而植被因子的影响较小。
分类: 生物学 >> 生物物理学 >> 神经科学 提交时间: 2016-06-06
摘要: Previous studies have shown that the Hippo pathway effector yes-associated protein (YAP) plays an important role in maintaining stem cell proliferation. However, the precise molecular mechanism of YAP in regulating murine embryonic neural stem cells (NSCs) remains largely unknown. Here, we show that bone morphogenetic protein-2 (BMP2) treatment inhibited the proliferation of mouse embryonic NSCs, that YAP was critical for mouse NSC proliferation, and that BMP2 treatment-induced inhibition of mouse NSC proliferation was abrogated by YAP knockdown, indicating that the YAP protein mediates the inhibitory effect of BMP2 signaling. Additionally, we found that BMP2 treatment reduced YAP nuclear translocation, YAP-TEAD interaction, and YAP-mediated transactivation. BMP2 treatment inhibited YAP/TEAD-mediated Cyclin D1 (ccnd1) expression, and knockdown of ccnd1 abrogated the BMP2-mediated inhibition of mouse NSC proliferation. Mechanistically, we found that Smad1/4, effectors of BMP2 signaling, competed with YAP for the interaction with TAED1 and inhibited YAP's cotranscriptional activity. Our data reveal mechanistic cross talk between BMP2 signaling and the Hippo-YAP pathway in murine NSC proliferation, which may be exploited as a therapeutic target in neurodegenerative diseases and aging.