蛋白质寡聚化的活体检测技术及其研究进展

蛋白质寡聚在许多生理过程中起着非常重要的作用,分析蛋白寡聚化有利于深层次解析蛋白质-蛋白质/配体相互作用、信号转导以及疾病发生相关机制等生物学过程.近年来,随着一些新兴技术的涌现,实时、动态、活体观测蛋白与蛋白相互作用的研究已成为热点.通过提高时间分辨率和空间分辨率,可以更准确地观察和研究蛋白质的动态行为和相互作用.同时,新兴技术与算法的结合进一步扩展了对蛋白质在时间和空间尺度上的研究范围,使我们能更深入地探索蛋白质结构与功能之间的关系.本文首先简要介绍了寡聚蛋白质的分类和形成机制,随后从蛋白标记技术和活体检测技术两个方面综述了用于分析蛋白复合体寡聚化的几种主要技术以及其研究进展.最后,展望了蛋白质寡聚化研究的发展前景,希望为研究者在选择适合的分析技术时提供一些理论参考.     

关于几率流体的熵

引入了几率流体熵的定义,讨论了定态中几率流体熵的性质,并分析了熵在波包扩展与编缩过程中的变化.最后研究了测量过程中熵和能量的变化,并试图把测不准关系和热力学第二定律联系起来,以便从一个特殊的侧面揭示量子过程在两个时间方向上的非等同性.     

一种改进的研究蛋白质-蛋白质相互作用的平均势方法

在原子水平上发展了一种距离相关的用于研究蛋白质-蛋白质相互作用的平均势(potential of mean force, 简称PMF)方法. 与传统理论模型相比, 我们的模型考虑了蛋白质系统的复杂环境因素. 这种改进使得该模型能够给出物理上更合理和准确的势函数形式. 得到这样的势函数是正确描述蛋白质结构及相互作用的前提条件. 而且借助于改进后的方法, 还可以对蛋白质中残基相互作用的空间拓扑规律进行研究. 期望这种改进将促进平均势方法在蛋白质科学其他领域, 如蛋白质折叠识别, 结构预测及热稳定性预测中的应用和发展.     

量子格点系统的平衡时间尺度

平衡时间尺度问题是理解量子系统平衡化过程的一个重要的问题,此问题尚无一个广泛适用而又准确的解答.本文研究了量子格点系统的局域平衡时间尺度问题,通过平衡与纠缠熵的关系,给出一种新的平衡的判据,相对其他判据, Rényi熵的计算更简单,能与信息的传播相联系.对平衡时间上界,我们沿用观测上时间平均平衡这个判据.由于这个判据与观测对应,因此定义准确,但计算比较复杂.通过适当地假设系统的初始状态,我们给出了一个新的结果.由于对系统哈密顿量没有限制,此结果适用范围很广.此结果给出的平衡时间与具体观测相关,正比于能隙坐标下观测算符与初始密度矩阵乘积分布的二阶Rényi熵.当观测限于一个小区域时,平衡时间上界可被限制得很小.对于平衡时间下界,通过计算短程相互作用、指数衰减相互作用、长程相互作用系统的局域二阶Rényi熵变化率,我们给出了这些系统平衡时间新的下界.本文得到的平衡时间上下界对于理解量子系统平衡化具有重要意义.     

蛋白质变性中的熵-焓互补现象

根据３０００多组热力学实验数据发现，在蛋白质变性过程中普遍存在熵－焓互补现象。研究表明，伴随蛋白质变性发生的水分子重组是这种熵－焓互补现象的原。熵－互补使蛋白质性，只发生小范围的自由能变化，既满足了生理过程的要求，又不必牺牲蛋白的生物多样性。     

短时心率变异符号序列的熵分析方法

使用复杂性和非线性方法研究心率变异(heart rate variability, HRV)信号时序和结构中的规律, 对揭示心血管调节的潜在规律和生理本质具有重要的研究价值, 而研究适用于短时HRV信号的方法更具有重要的临床应用价值. 根据HRV信号方向信息的特点, 提出了符号序列的熵分析(sign series entropy analysis, SSEA)方法, 并将其应用于实际HRV信号的分析. 结果显示, SSEA方法能从短时HRV信号中敏感地检测出生理和病理状态的变化, 并且受信号噪声和非平稳性的影响较小, 为临床HRV信号或其他复杂生理信号分析提供了一个有效的方法.     

隧道效应影响下的量子黑洞面积谱

在Shahar Hod对黑洞量子化面积谱研究的启发下, 考虑量子化黑洞在辐射过程中的隧道效应, 利用量子统计的方法计算出黑洞熵, 再结合黑洞熵与面积的关系, 重新求得了史瓦西黑洞背景下量子化黑洞面积谱的表达式. 该表达式与Hod基于玻尔对应原理提出的涉及到渐近准正则模的方法求得的结果比较接近.     

基于圈量子引力的孤立视界熵的统计解释新方案

介绍了在圈量子引力框架下应用边界BF理论对孤立视界熵做出统计解释的新方案.相比于以前的边界Chern-Simons理论方案,边界BF理论方案的最主要优点是,它适用于任意维度时空中的孤立视界.边界BF理论方案的可应用性非常广,包括任意维度时空中的Einstein理论、标量张量引力理论、以及引力与标量场非最小耦合理论.对于含有高阶导数项的Lovelock理论,在做了一定的假设以后,同样可以得到视界的熵.新方案既可解释Bekenstein-Hawking面积熵,也可解释Wald熵.文中提供了两种相关但又不同的具体实现方法.     

模式熵与高频心电图信号不规则性的动态分析

通过对近似熵的分析、修正, 提出了新的算法——模式熵的概念, 使得不规则性分析能适用于短时大幅缓慢变化信号的时间序列中. 然后将模式熵用于心肌梗死动物模型(Myocardial infraction, MI) 中高频心电信号(High Frequency Electrocardiogram, HFECG)不规则性动态分析. 结果表明, 急性心肌缺血时HFECG的模式熵有着显著的动态变化. 因此, 模式熵在心脏疾病的早期诊断中显示出潜在的应用价值.     

关于最大Ch-熵谱估计

最大熵谱估计是众多谱估计方法中最重要的一种。目前的最大熵谱估计是基于Fourier变换进行的。本文研究基于Chrestenson变换的最大熵谱估计,得到了相应的熵率公式及谱估计正规方程,前者与Fourier意义下的相仿,后者则相差甚远。当采样点数合适时,谱估计极为简单。     

通过蛋白质互作网络预测已知部分功能的蛋白质的精细功能

基于高通量数据, 研究人员已经设计了许多算法用于寻找功能完全未知蛋白质的功能. 然而, 这些算法的效率受到一些根本因素的制约, 包括: (ⅰ) 功能完全未知的蛋白质参与一个精细功能的先验概率低; (ⅱ) 高通量互作数据中有大量的假阳性互作; (ⅲ) 蛋白质互作数据对功能类的覆盖不完全; (ⅳ) 训练算法的大量阴性样本数据是异质的; (ⅴ) 训练算法的蛋白质的精细功能知识不足. 因此, 本研究提出一种新的方法对已知部分功能的蛋白质进行功能预测, 即利用功能特异的蛋白质互作子网或者基因表达模式信息来寻找蛋白质更为精细的功能. 该方法能够通过恰当地定义预测范围和过滤假阳性数据减少上述提到的问题, 因此可以高效地发现蛋白质的新功能. 对于几千个已知部分功能的酵母与人类蛋白质, 该方法能够以超过90%的精确率找到它们更为精细的功能. 预测的精细功能对于指导随后的湿实验和提供必要的功能知识来学习其他蛋白质的功能都具有重要的意义.     

蛋白质相互作用的网络分析

建立了蛋白质复合物的残基网络, 其中蛋白质的残基被视为节点, 残基之间的接触视为连接. 复合物残基网络可以分成两种类型, 即疏水和亲水残基网络. 分析网络参量发现, 正确结合的复合物比错误结合的结构具有更高的界面度加和值和更低的网络特征路径长度. 这些性质反映出正确结合的复合物结构具有更好的几何或残基类型互补, 同时正确的结合模式对于保证天然蛋白质复合物的特征路径长度具有重要作用. 此外, 两个基于网络的打分项被建立, 它们能够很好地考虑复合物整体形状和残基类型互补特性. 将基于网络的打分项与其他打分项进行组合, 提出了一个新的多项打分函数HPNCscore, 它能够改进RosettaDock组合打分函数的区分能力超过12%. 这些研究将加深我们对蛋白质-蛋白质结合机制的了解.     

书讯

《蛋白质芯片》(影印版)著者:M.Schena出版:科学出版社2005年5月9日定价:65元生物芯片技术是一种高通量检测技术,它包括基因芯片、蛋白芯片及芯片实验室三大领域.蛋白质芯片以蛋白质代替DNA作为检测目的物,比基因芯片更接近生命活动的物质层面,能直接测定蛋白质的相对水平及与其他分子的交互作用情况,以定量化的方式反映基因的活动情况,因而蛋白质芯片有着比基因芯片更加直接的应用前景.本书对蛋白质芯片技术进行了全面细致的阐述,包括技术原理、生产方法、表面化学、检测策略、以及抗原、抗体数据分析,同时全书图文并茂,提供了许多生物学…     

基于剪接信号和调节元件序列特征的剪接位点预测方法

结合剪接相关的剪接信号和调节元件的序列特征信息, 发展高效的剪接位点预测方法, 是真核生物基因预测中一个新课题. 运用熵密度分布(EDP)距离方法、权重数组法(WAM)、κ检验等算法建立了剪接位点相关的剪接信号的统计模型, 同时基于无监督自学习的基序检测方法建立了调节元件的统计模型, 在此基础上设计了基于多层次支持向量机(SVM)的剪接位点预测新算法, 实现了真核基因剪接位点的从头(ab initio)预测. 对人类基因组剪接位点数据的大规模测试结果表明, 本研究提出的方法能够有效地预测人类基因组中的剪接位点, 预测水平不仅全面高于传统的基于剪接信号的预测方法GeneSplicer, 而且在总体预测精度上达到并大部分超过基于调节元件信号的预测方法SpliceScan. 对于低GC含量的基因序列, 本文方法的预测精度明显地高于其他两种方法.     

克劳修斯熵表达式适用于实际气体的分子动力学验证

克劳修斯熵是热力学的核心概念.然而,克劳修斯熵表达式的引入是基于理想气体假定的,因此有必要论证克劳修斯熵表达式在实际气体中的适用性.通过回顾,我们发现已有的证明方法都是需借助两种工质循环的间接论证.本文通过分子动力学模拟了氩工质和二氧化碳工质在不同高压下的加热过程和可逆热力学循环,直接验证了克劳修斯熵表达式在实际气体中的适用性.在验证过程中发现,正是由于实际气体热力学过程中存在分子动能和势能之间的转换,才导致其热力学参数间的关系不同于理想气体,但是由于这种转化发生在系统的内部,克劳修斯熵表达式是不变的.     

甲醇-空气-稀释气预混燃烧的数值分析

基于扩展甲醇氧化机理,数值分析了不同氮气稀释比下的甲醇-空气-稀释气的层流预混燃烧特性和火焰结构特性.获得了甲醇-空气-稀释气的层流燃烧速度、质量燃烧流量、绝热火焰温度、全局活化温度、泽多维奇数和有效路易斯数等燃烧特性参数以及层流预混火焰结构信息.研究表明,扩展甲醇氧化机理适用于计算稀燃和化学计量比附近甲醇-空气-稀释气层流预混火焰特性和燃烧化学反应过程.层流燃烧速度和质量燃烧流量随氮气稀释比的增加而减小,且在混合气较稀时受稀释气的影响更明显.混合气有效路易斯数随稀释比的增加而略有增加,火焰锋面热扩散不稳定性被抑制.热膨胀比随稀释比的增加而降低,火焰厚度随稀释比的增加而增加,稀释气的加入抑制了火焰锋面的流体力学不稳定性.稀释气添加导致的反应物浓度下降和火焰温度下降影响了甲醇燃烧火焰结构,降低了甲醛和NOx浓度.     

我国玉米种植区分布的气候适宜性

针对气候变化背景下我国玉米生产布局及其应对气候变化政策制定的需求,基于已有研究成果从全国层次和年尺度筛选出的影响玉米种植区分布的潜在气候因子,结合玉米种植地理分布信息,利用最大熵(MaxEnt)模型和ArcGIS空间分析技术,研究了我国玉米种植区分布的气候适宜性.结果表明,基于影响我国玉米种植区分布的气候因子构建的最大熵模型可以用于我国玉米种植区分布研究;影响我国玉米种植区分布的主导气候因子有:无霜期、年平均温度、≥0℃积温、≥10℃积温持续天数、≥10℃积温、年降水、最热月平均温度和湿润指数.利用所建模型给出的玉米作物在待预测地区的存在概率,提出了我国玉米种植区分布的气候适宜性等级划分;并基于玉米种植区的分布面积,给出了我国玉米潜在种植区分布的主导气候因子阈值.研究还表明,影响不同品种玉米种植分布的主导气候因子重要性及其气候阈值并不相同,在实际研究中需要针对不同的品种、熟性开展作物种植区分布的气候适宜性研究,以取得更为准确的种植分布区信息;但最大熵模型方法可以有效地用于玉米作物种植区分布的气候适宜性研究.研究结果可为我国玉米生产布局、气候区划及制定应对气候变化对策提供参考.     

人类蛋白质组研究的前瞻与反思

自1995年蛋白质组概念的提出,至今已13年,人类蛋白质组组织(HUPO)成立也7年.蛋白质组研究已是生命科学中"热点中的热点".而一项更雄心勃勃的人类蛋白质组计划正在酝酿中.     

等离子体源离子注入离子鞘层及鞘层扩展动力学计算方法

综述了近年来国内外对等离子体源离子注入离子鞘层理论研究的进展情况. 介绍了研究离子鞘层扩展动力学所常用的几种计算方法并通过比较指出了其各自的优缺点及适用条件. 通过对一些计算结果的分析指出了在PSII实验中常见的样品表面离子注入不均匀等问题出现的原因及解决办法, 介绍了PSII方法用于柱状长管子内表面改性时的计算结果, 并力图展望今后PSII离子鞘层扩展动力学计算的发展趋势.     

基于绘图源语的二次接线电气原理图

讨论了绘图原语的基本概念,对绘图原语中的基本命令、扩展命令和回路命令作了叙述,阐述了基于绘图原理的电气原理图编辑器,并给出了基于绘图原语的电气原理图的设计过程.