人类DNA序列TSS区域序列特征及±1核小体的位置分布

基于包含人类基因转录起始位点附近的58989条DNA序列,运用核小体特征量对序列做分类分析,发现±1核小体位于TSS区域两侧的第一类基因约占28%,TSS区域有核小体占据的第二类基因约占30%.用二阶信息冗余特征量分析了DNA序列的碱基关联分布,发现没有占据TSS区域的核小体对应的序列具有强碱基关联,占据TSS区域的核小体对应的序列具有弱碱基关联,弱关联是TSS区域的普适特征.表明占据TSS区域的核小体具有很强的序列适应性和位置的可变性.通常定义的含TSS的核小体缺失区域仅对第一类基因成立.推测第一类基因具有较高的转录效率.     

转录因子和组蛋白修饰的分布特征

转录因子的结合与组蛋白修饰对于基因表达的精确调控是至关重要的.基于染色质免疫共沉淀的二代测序技术得到了大量转录因子结合和组蛋白修饰的ChIP-seq数据,借助于信号峰搜索(peak finders)算法,ENCODE数据库提供了转录因子结合和组蛋白修饰信号峰(Peaks)数据.利用人类GM12878与K562两类细胞系55种转录因子结合与11种组蛋白修饰最新的信号峰数据,统计了转录因子结合和组蛋白修饰在两类细胞系中全基因组范围及TSS附近的分布,计算了不同转录因子结合位点与组蛋白修饰的重叠率和平均重叠率,分析了转录因子之间发挥调控功能的相互作用模式,比较了转录因子结合与组蛋白修饰的细胞系特异性.     

组蛋白修饰在四个基因集合中的分布特征

基于人类全基因组Feb.2009(GRCh37/hg19版本)的基因注释数据,筛选得到12207个在TSS前后20kb内无重叠的基因.以人类GM12878和K562两种细胞系为研究对象,通过计算基因与转录因子CTCF的关联强度得分Aij以及TSS附近的DNA甲基化水平Mij,将12207个基因分为四个集合,分别统计了每个基因集合中TSS侧翼3800bp区域内的11种组蛋白修饰信号的分布情况.结果显示H2AFZ、H3K4me2、H3K4me3、H3K9ac、H3K27ac和H3K79me2这六种呈现明显的双峰分布,且在GM_III和K_III集合中信号最强,在GM_II和K_II集合中信号最弱,表明CTCF的结合与DNA甲基化可以影响组蛋白修饰的分布.     

玉米特有转录因子ZmTF10的克隆及抗逆功能分析

目前已有人通过玉米全基因组序列和生物信息学分析计算,获得了玉米特异的转录因子库.本文通过克隆得到转录因子ZmTF10 CDS序列,对克隆出来的ZmTF10转录因子进行亚细胞定位发现其在细胞核中表达.为了分析激素处理与各种胁迫条件下的基因表达模式,进而研究其功能,对玉米q319进行(H2O、NaCl、PEG、ABA、GA、SA)六种不同处理,然后分别提取RNA,通过Real-Time PCR分析发现ZmTF10可能和抗旱、抗盐有一定的关系,为下一步工作奠定一定的实验基础.     

核小体结合模体的理论预测和检验

核小体结合模体集合的理论预测对于全面了解核小体的定位和染色质重塑以及DNA序列的结构和进化具有重要的意义.以人类1号染色体基因间序列为样本,研究了8-mer相对模体数随频次分布的三峰现象.发现依照8-mer中CG二核苷含量分类,三个8-mer子集(记为iCG,i=1,2,3)形成独立的单峰分布,而依照其它15种二核苷含量分类则没有此现象.分析DNA序列的这一独特结构后,提出一个理论猜想,即含1CG的模体就是核小体结合模体集合.为了验证这一猜想,提取了1CG 8-mer中偏好和稀有的三核苷,分别构建了核小体特征参数Ktri(O)和Ktri(R),得到它们在基因转录起始序列(TSS)上的分布,将两类分布分别与实验给出的核小体占据率分布做线性拟合.统计结果显示,1177个TSS序列中,置信度大于95%的序列占到总数的89.2%,置信度大于99%的序列占到总数的81.6%.结果验证了1CG模体集合就是核小体结合模体的猜想.     

用GM屈服准则解析薄壁筒和球壳的极限载荷

首次将GM(几何中线)屈服准则应用于内压薄壁圆筒和球壳的塑性极限分析,获得了解析解.薄壁筒和球壳极限载荷均为壁厚、内径及材料屈服极限的函数.屈服极限越高、壁厚越大,内径越小,极限载荷越大.与Mises准则、双剪应力准则(TSS)和Tresca准则相比,GM准则解居于TSS和Tresca解之间且靠近Mises解,恰好对应误差三角形中线.按GM准则计算的极限载荷随厚径比的增加而线性增加.     

MY准则解线性和均布载荷下简支圆板的极限载荷

用平均屈服(MY)准则,对受线性和均布载荷共同作用下的简支圆板进行塑性极限分析,求得了2种载荷形式下极限载荷的解析解.两解析解均为圆板半径a,切向应力最大点半径r0以及极限弯矩的函数.第一种形式的计算结果与Tresca,Mises和TSS屈服准则预测的极限载荷比较表明,Tresca屈服准则预测极限载荷的下限,TSS屈服准则预测极限载荷的上限,MY准则预测的极限载荷居二者中间,并靠近Mises解.另外还讨论了圆板半径对切向应力最大点半径的影响规律.     

基于多特征融合的细胞特异性lncRNA的亚细胞定位预测

长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)在细胞生物学过程和疾病发展中扮演着关键性角色。由于lncRNA的亚细胞定位和其生物学功能密切相关,因此确定lncRNA的亚细胞定位具有重要意义。目前已有一些基于机器学习的方法来识别lncRNA的亚细胞位置,但在识别人类lncRNA的细胞特异性定位方面的相关工作仍然有限。该模型对人类细胞系lncRNA亚细胞定位问题进行了研究,提取了k-mer、CKSNAP、SRS和TSS特征信息,并对各类特征信息进行了融合,基于XGBoost和LightGBM结合的算法来预测人类细胞系lncRNA的亚细胞位置,并通过10倍交叉检验对模型进行了评估。结果表明,该模型预测人类细胞系lncRNA亚细胞定位的方法与现有的预测方法相比,预测成功率均有一定改进,其基准数据集的AUROC值最高达到92.26%。     

甘蓝型油菜苗光诱导花青素相关BnMYB转录因子的鉴定与分析

为了筛选并鉴定甘蓝型油菜苗光诱导花青素的相关BnMYB转录因子，本文以甘蓝型油菜GLH4为试验材料，通过对光诱导条件下甘蓝型油菜苗的叶片进行转录组分析，筛选出光诱导差异表达转录因子，经染色体定位、系统进化关系和蛋白关联分析等生物信息学分析，鉴定光诱导花青素的相关BnMYB转录因子。结果表明：转录组分析筛选出82个光诱导BnMYB转录因子，其中67个上调表达，15个下调表达；染色体定位发现，82个光诱导BnMYB转录因子分布在17条染色体和2个未知连锁群上；与拟南芥AtMYB蛋白进化分析结果表明，82个光诱导BnMYB转录因子分为17类，其中第Ⅱ类与花青素合成相关；蛋白关联分析结果表明，BnMYB75Ann和BnMYB75C03与花青素合成途径的多个关键酶关联，是甘蓝型油菜苗光诱导花青素合成的调节基因。本研究结果为探究甘蓝型油菜花青素的合成机理奠定基础。     

东南景天SaWRKY7基因对镉胁迫的响应研究

【目的】镉对植物具有高毒性,WRKY转录因子广泛参与植物逆境胁迫。研究镉诱导下WRKY基因的胁迫响应和抗性机制。【方法】以超积累型东南景天为试材,通过PCR克隆得到1个东南景天WRKY转录因子家族基因序列,结合生物信息学方法,分析其蛋白质结构和亲缘关系,构建GFP(绿色荧光蛋白)融合蛋白,观察其亚细胞定位,利用酵母验证其转录激活活性,通过qRT-PCR分析在镉胁迫下该基因的表达特性和组织特异性。【结果】获得了1条新的东南景天WRKY转录因子家族基因并命名为SaWRKY7,包含完整的开放阅读框,长度为1 011 bp,共编码336个氨基酸,为WRKY基因家族Ⅱd成员。SaWRKY7定位在细胞核,属于核蛋白,不具有转录自激活活性。SaWRKY7在东南景天的根、茎、叶中均有表达,且在根中相对有较高的表达量。与对照相比,在100 μmol/L CdCl₂处理0.5 h时,SaWRKY7在根茎叶中有较高的表达量,随后逐渐降低,属于早期诱导表达基因。【结论】SaWRKY7为WRKY转录因子家族成员,该基因定位在细胞核,不具有转录自激活活性,在早期响应镉胁迫诱导表达,推测其可能在东南景天镉积累或镉耐受过程中发挥重要作用。     

大豆GmMYB130对GmCHI3基因的转录调控研究

盐胁迫通常会引起植物细胞内过氧化物等次级危害,是限制农作物产量的主要逆境之一,从分子水平解析大豆在盐胁迫中的响应机制可为大豆耐盐品种的分子育种奠定基础.本研究通过亚细胞定位、染色质免疫共沉淀、荧光定量PCR等手段,探索大豆耐盐响应因子GmMYB130对GmCHI3基因的转录调控机制.结果表明,GmMYB130定位于细胞核中,且能结合于类黄酮合成酶基因GmCHI3的启动子区,从而调节GmCHI3的转录表达.因此,转录因子GmMYB130可能通过激活GmCHI3的转录,调节类黄酮物质的合成,最终提高大豆耐盐能力.     

基于扭果花旗杆转录组的NAC家族生物信息学分析

NAC(NAM-ATAF1/2-CUC2)转录因子家族在植物的生长发育及逆境胁迫过程中起着至关重要的作用，目前关于新疆荒漠植物扭果花旗杆的NAC转录因子家族尚未见报道。文章根据扭果花旗杆转录组数据，筛选出17个幼苗期差异表达的NAC类转录因子，并对其蛋白质序列理化性质、亚细胞定位、空间结构预测等生物信息学进行分析。为进一步研究扭果花旗杆NAC家族抗逆特性提供数据，也为研究相关蛋白家族的实验提供了依据。     

薄荷MhWRKY57基因克隆及响应茉莉酸信号的表达分析

【目的】分析薄荷转录因子MhWRKY57的基因和氨基酸特性、亚细胞定位、转录活性、组织表达及茉莉酸甲酯处理下的基因表达水平,为揭示MhWRKY57响应茉莉酸信号调控薄荷精油合成的分子机制提供理论依据。【方法】 利用薄荷转录组数据,采用RT-PCR方法获得MhWRKY57基因编码序列,利用生物信息学分析其基因和氨基酸特性,烟草叶片瞬时表达系统进行亚细胞定位,酵母双杂交系统分析转录激活活性,实时荧光定量 PCR (qRT-PCR)技术分析MhWRKY57基因在各组织及茉莉酸甲酯诱导下的表达模式。【结果】 获得薄荷MhWRKY57基因的编码序列(CDS),编码276个氨基酸,具有典型的WRKY结构域,含34个磷酸化位点,属于非跨膜亲水蛋白,定位于细胞核且具有转录激活活性。系统进化分析表明,薄荷MhWRKY57与大豆Glyma.01G056800.2.p亲缘关系最近。qRT-PCR分析结果表明,MhWRKY57基因在幼叶、成熟叶、花、茎、根中均表达,在根和叶中均明显受到茉莉酸甲酯诱导表达。【结论】 MhWRKY57是一个响应茉莉酸信号的转录因子,可能参与茉莉酸信号介导调控的薄荷精油合成过程。     

基于转录因子信号识别基因的表达水平

真核生物的基因表达调控过程十分复杂,各种转录因子通过与基因上游特异性序列结合协同地对靶基因的表达水平进行调控。以人类GM12878细胞系为研究对象,基于表达谱RNA-seq数据构建了高低表达基因集合,利用74种转录因子(TF)的ChIP-seq峰值数据计算了转录因子和靶基因的关联分数(TFAS),进而根据转录因子间的相关性筛选得到了6个转录因子模块。进一步,通过统计靶基因转录起始位点邻近转录因子结合的信号分布,构建了基于TF信号的卷积神经网络模型(TFCNN)去识别基因的表达水平。结果表明,基因表达水平特异的TF模块能够更好的识别基因的表达水平,且基于高表达特异性模块C构建的TFCNN模型的准确性达到了93.23%。     

MY准则解析X80钢油气输送管道爆破压力

用平均屈服(MY)准则,对受内压作用无缺陷输油管线进行塑性极限分析,求得爆破压力公式的解析解.此解计算了某厂轧制的X80钢的爆破压力,将其和Tresca,Mises和TSS屈服准则得到的爆破压力进行了比较.结果表明爆破压力是由屈强比(ReL/Rm)决定的硬化指数n,管线原始几何尺寸厚径比t0/D0以及抗拉强度的函数;爆破压力随管线钢应变硬化指数的增大而减小,随管道厚径比及抗拉强度的增大而增大.Tresca屈服准则提供爆破应力下限,TSS屈服准则提供爆破压力上限,MY准则预测的爆破压力恰居二者中间,最明显的特点是该解具有与Mises准则几乎相同精度的求解结果.     

GM准则解析无缺陷弯管的塑性极限载荷

用GM(几何中线)屈服准则,对受内压作用无缺陷弯管进行塑性极限分析,求得极限载荷的解析解.该解为弯管壁厚t、平均半径r、曲率半径R0以及屈服强度的函数;极限载荷随着R0值的增大而增大,当R0→∞时,计算出的塑性极限载荷与直管的爆破压力相同.与Tresca,Mises和TSS屈服准则预测的极限载荷比较表明,Tresca屈服准则预测极限载荷的下限,TSS屈服准则预测极限载荷的上限,GM准则预测的极限载荷恰居二者中间,最明显的特点是该解具有与Mises准则几乎相同精度的求解结果.     

RNA聚合酶Ⅱ同BAF复合物和转录因子NF1/CTF之间的联系

通过免疫荧光共定位实验,研究了RNA聚合酶Ⅱ的亚基Rpb1,Rpb6,Rpb8与BAF复合物和转录因子NF1/CTF在基因转录活动中的联系.实验证实,RNA聚合酶Ⅱ的亚基Rpb1与BAF复合物有联系,Rpb6与BAF复合物联系不紧密,Rpb6与NF1/CTF联系密切,Rpb8与BAF复合物和NF1/CTF有部分联系.免疫沉淀实验也证实RNA聚合酶Ⅱ与BAF复合物和NF1/CTF一同参加了转录起始复合物的形成.     

普适计算环境下定位参考点的分布问题

针对普适计算环境二维空间定位过程中,对定位的精度要求高以及要求对位置信息响应快的特点,在分析了传统二阶段定位算法的基础上,通过对等边三角形定位区域误差的研究发现,利用等边三角形作为定位的基本单元,可以提高定位精度,更好地提供定位服务.由此提出了定位参考点分布的定理,设计并实现了以等边三角形作为基本的定位单元的新的定位算法,该算法不仅大量地节省了普适设备的计算和存储资源,而且保证了定位计算的实时性和准确性.     

一种基于GPS实现水下定位的有效方法

针对水下目标的定位需求,在探讨GPS定位原理和水下超声定位原理基础上,提出了一种基于GPS实现水下定位的实现方法。给出了该方法的工作原理和具体工作过程。通过分析和计算GPS定位误差、水下定位误差,得到了这种定位方法的总体误差。分析和计算结果表明基于GPS实现水下定位的设想可能具有一定的实用价值。     

预测酵母(Yeast)基因转录因子结合位点

基于在转录因子结合位点各碱基出现的概率不相同,以转录因子结合位点每一位置的碱基保守程度为参量,分别计算每种转录因子结合位点在每一位置的碱基保守指数Mi.通过构建每种转录因子结合位点位置权重矩阵(PWM),利用位置权重矩阵打分函数对酵母四种转录因子结合位点进行预测.利用se lf-cons istency和cross-va lidation两种方法对此算法进行检验,均获得了较高的预测成功率.结果显示四种转录因子结合位点的预测成功率均超过80%,且同时获得多个试验未测定的转录因子结合位点,对实验有指导意义.