信息技术在基因组和蛋白质组研究中的应用

本文综述了信息技术在生物学研究前沿领域,特别是基因组和蛋白质组研究方面的应用,重点展示生物信息技术在信息交流手段、基因克隆与定位、核酸和蛋白质序列分析、空间结构预测和蛋白质功能研究方面的具体运用方法,拓展了生物技术概念的内涵与外延。     

基于酵母基因组高通量数据的基因-基因相互作用预测

后基因组时代的显著特点是大规模基因组和蛋白质组实验平台所产生的大量高通量数据,整合并利用基因组和蛋白组信息成为这一时代的主要挑战之一. 因此,基因-基因相互作用将有助于理解细胞内基因之间的相互作用以及信号传导通路研究提供有价值的参考. 为预测酵母基因组中基因-基因相互作用,我们利用高通量数据中的蛋白-蛋白相互作用、遗传表型数据、基因微阵列表达数据以及功能基因注释数据等来分析酵母中的基因-基因相互作用. 本文建立的预测方法为在系统水平上理解酵母基因组中的基因功能提供了依据,也为揭示酵母基因组中的基因-基因相互作用网络奠定理论基础.     

微生物的全基因组测序

微生物基因组测序在当今生命科学领域的研究中起着重要作用．本文通过对主要测序方法一鸟枪法的介绍，阐明了微生物全基因组序列的测定与注释在基因组学的进一步研究中的广阔领域．     

生物信息学中的计算智能

生物信息学作为一门利用计算手段来研究分子水平层面的生物学问题,采用了包括计算智能、应用数学、统计学、信息学和现代生物学等方法。目前主要的应用集中在序列分析、基因预测、基因组注释、蛋白质结构分析和预测、基因表达谱分析、蛋白质相互作用和进化模型等领域。计算智能包括神经网络、模糊系统、粗糙集、进化计算、群体智能、概率推理和多智能体系统等技术方法,它的发展趋势是整合不同的方法以达到一个协同的系统。     

生命科学跨入后基因组时代

随着人类基因组面貌进一步被揭示,一个以蛋白质和药物开发为主要研究方向的后基因组时代拉开了序幕,而这标志着生命科学的研究重点出现重大转移,即从基因组测序转向了蛋白质功能和相互作用机理.     

科学家绘出黑猩猩的基因组草图

美国马里兰州基因组研究所和基因组等促进中心研究人员绘出的序列基因约覆盖狗基因组的80 % ,初步分析显示,人类与狗基因组之间约有6 .5亿个碱基对部分相同,在已识别出的2 .4万多个人类基因中,约有75 %在狗基因组中处在对应物。狗是继人和鼠之后的第三种被绘制基因组草图的哺乳动物。根据估计,狗身上有36 0多种遗传疾病与人类疾病相似。因此,测定狗基因组图谱,并将与人类基因组图谱进行比较分析,对寻找人和动物的致病基因都将有帮助。美国科学家绘出狗基因组序列蓝图@张树庸     

基因组信息、密码进化、折叠动力学和熵产生——理论生物学的几个基本问题

 数千个基因组的测序完成,海量资料数据呼唤着生命科学的理性和实证性更完美地结合。基因组信息学是理论生物学的龙头。本文遵循生命信息运行的密码—序列—结构—功能的主线,论述了生命科学的理性化途径,讨论了若干基因组生物学的基本问题。着重总结了理论生物学领域的部分工作,包括：① 基因组序列识别码的形成和构建,一组描述碱基分布和碱基关联的统计量集合可作为基因组的识别码;② 基因组的进化方向和最大信息原理,提出基因组序列的编码信息量在进化中随时间增长的规律,指出DNA序列局部片段遵循最大信息原理;③ 遗传密码的适应性进化,证明普适标准密码表是突变危险性的适应性极小码,论证了遗传密码既具有稳定性,又具有可进化性;④ 基于量子跃迁的蛋白质折叠动力学,用量子跃迁的观点和理论研究如何处理从序列到结构,导出蛋白质折叠速率公式,解释了现有各种速率实验;⑤ 细胞开关相变和熵产生,研究了最简单生命噬菌体的溶原态/裂解态转变动力学,得到了此类细胞开关中熵产生的特异性规律。     

基于GO的酵母膜系统蛋白相互作用规律研究

引进描述蛋白质相互作用倾向性参数(PIRB),基于GO(Gene Ontology)和相关的数据库中蛋白质功能注释,对酿酒酵母部分膜蛋白相互作用规律进行了研究,构建了基于PIRB的蛋白质相互作用网络图.结果表明各类膜蛋白质之间的相互作用具有明显的偏向性.对这种偏向性的生物学含义作了简要探讨.     

马克斯克鲁维酵母FIM1基因组分析

马克斯克鲁维酵母(Kluyveromyces marxianus)是一种富有潜力的新型细胞工厂宿主菌。K.marxianus FIM1(CGMCC No.10621)基因组组装与注释已于2019年完成并在NCBI上公布(GCA＿001854445.2),但在应用该基因组信息时发现其仍不完善。所以本研究使用重测序的DNA-seq数据校验了K.marxianus FIM1的基因组序列，随后补充了K.marxianus FIM1的注释，并使用比较基因组学的方法进一步完善了K.marxianus FIM1的基因组信息。根据重测序比对结果，删除了测序数据无法覆盖的位点61处，共4 910 bp。K.marxianus FIM1新序列总长为10 909 543 bp,可覆盖酵母目保守基因库中99.5%的基因。同时对K.marxianus FIM1的非编码RNA、次级代谢产物基因簇的也进行了补充注释。进一步，我们使用基因组共线性分析的方法分析了K.marxianus FIM1在物种分化过程中基因排列顺序保守的区域，并将K.marxianus FIM1与NCBI公布的11株K.marxianus进行了...     

DNA序列信息内容的普适关系

为描述基因组中k tuple(k字)频数分布的特征,定义了4种信息量,对若干典型基因组序列进行了统计分析,研究了信息量与字长k的普适关系,解释了普适性的根源在于DNA序列的近中性进化,指出真正的挑战在于对特异字的探索,对特异字在DNA RNA 蛋白质相互作用信息系统中的含义做了初步讨论。