数据科学范式下的钙钛矿结构铁电新材料研究

 材料基因组计划倡导预测式新材料研发理念，推进高通量数据生产和利用技术，关注材料全生命周期价值。因此，材料基因组计划的执行需要在材料科学系统工程的框架下，集成统一计算、实验和理论等研究方法，以数据科学新范式为牵引、协同运用实验观测、理论建模和计算仿真研究范式，最终建立相关材料体系的性能与材料基因（原子系统的组成与结构）、工艺参数与使役条件之间的量化关系和数据库，实现新材料的按需设计和应用。本文在简单探讨科学研究范式、材料基因组计划和材料科学系统工程基本概念和方法的基础上，以钙钛矿结构氧化物铁电压电材料研究为例，探讨了数据科学范式下的新材料研究实践。结果表明，数据挖掘驱动的新材料设计确实可以降低探索时间和实验任务，加快新材料的发现和应用进程。     

染色体结构维持蛋白Smc5/6复合体的结构与功能

真核生物基因组DNA主要以染色体的形式存在于细胞核中，染色体结构的稳定及其动态变化对于真核生物遗传信息从亲代到子代中的准确传递和维持细胞的正常功能是必不可少的。染色体结构维持蛋白（Structure Maintenance of Chromosome，Smc）在染色体结构维持及DNA损伤修复方面发挥着关键性的作用。Smc蛋白家族包括3类：黏连蛋白（Cohesin）、凝缩蛋白（Condesin）和Smc5/6复合体（Smc5/6 complex）。Smc5/6复合体在真核生物中分布广泛且高度保守，在DNA损伤同源重组修复、DNA复制、端粒长度维持及胚胎发育中发挥重要作用。本文系统介绍了Smc5/6复合体结构特征和生物学功能领域的相关进展，为深入研究Smc5/6复合体提供理论参考。     

CRISPR-Cas9系统定向编辑TCR基因的sgRNA筛选

为构建靶向T细胞抗原受体(T Cell Receptor,TCR)基因的CRISPR-Cas9基因组编辑系统,基于p X458质粒构建靶向TCR基因β链C区的CRISPR-Cas-sgRNA质粒,将其转染Hep G2细胞系,用流式细胞术检测转染效率;转染48 h后提取Hep G2细胞基因组DNA,扩增含有编辑位点的片段,测序分析该片段的峰图改变;对出现双峰的扩增片段做T-A克隆后测序分析,确定基因编辑发生的位置,并结合转染效率计算基因编辑效率.结果表明,成功构建含有3种sgRNA序列(N1、N2、S1)的p X458-sgRNA质粒,其转染效率分别为38.5%(N1)、39.7%(N2)和24.2%(S1);基因组PCR产物测序分析发现,S1组扩增片段在打靶位置出现杂峰;T-A克隆测序发现,20克隆有4个发生了基因编辑(20%),结合转染效率(24.2%)可知,编辑效率约为83%.可见,本文成功构建靶向TCR基因的CRISPR-CassgRNA质粒,并鉴定出基因编辑效率较高的一种sgRNA序列.     

不同生活习性下原核生物基因组大小与GC含量的关系研究

 对原核生物基因组的研究显示,基因组GC含量与基因组大小和氧气偏好性等因素存在着一定的相关性。为了探索基因组大小与GC含量的相关性是否受原核生物生活习性的影响,选取了有代表性的411种原核生物（包括古细菌与真细菌）,分别从最适生长温度、氧气偏好性、运动特性、水生特性和寄生特性等因素进行分析,发现基因组大小与GC含量的相关性确实受这些因素的影响,而寄生原核生物中显示出最好的相关性。     

高等真核生物基因组isochore边界确定中的对称性

高等真核生物基因组的isochore结构与许多重要的生物学特征相关,而对其边界的确定则是isochore结构分析的重点,同时也是难点.针对基于Z曲线的累积GC轮廓图法、基于Shannon熵的递归分段算法以及基于二次散度的分段算法三种典型的应用,分析出其分段依据本质上是对于基因组序列求取碱基对换对称性的对称中心.基于此结...     

The complete mitochondrial genome of the Chinese Sika deer (Cervus nippon Temminck, 1838), and phylogenetic analysis among Cervidae,Moschidae and Bovidae

The complete mitochondrial genomes of the Sichuan Sika deer (Cervus nippon sichuanicus) and the South China Sika deer (Cervus nippon kopschi) were determined. Their sizes were 16,429 and 16,428 base pairs, respectively. The similarity of the mitochondrial DNA genome among subspecies of the Chinese Sika deer was calculated, and the values estimated from complete nucleotide sequences and entire amino-acid sequences were 98.4–99.9% and 99.7–99.9%, respectively. Molecular phylogenetic analyses were conducted using maximum parsimony and Bayesian inference methods based on the sequences of 12 concatenated heavy-strand encoded protein-coding genes. The consensus of phylogenetic trees supported the monophyly of Moschidae, Cervidae and Bovidae, and placed Moschidae as a sister group to Cervidae/Bovidae. The relationships among Chinese Sika deer inferred from the phylogenetic analysis were inconsistent with subspecies designations and the present geographic distribution. Our complete mitochondrial genomes will be available as important and basic data for phylogenetics, breeding, genetics and conservation in Cervidae.     

病毒基因组中的对称性

病毒基因组中的重复序列比率很低,因为其核酸序列大都是编码区域.如果出现一段同向对称或者是反向对称序列在病毒基因组中,它往往代表一个调控元件,或者是一个信号因子.我们总结了病毒中的一些对称序列,并阐明它的特点,分布及功能.     

酵母全基因组新的ORF结构的预测

提出了一个预测DNA序列中无内含子的开阅读框架（ORF）的理论方法－终止密码预测法；用酵母全基因组中已知的6260个基因进行检验，预测成功率为99．9％；发现酵母基因编码区和已知的DRF的起始密码子总是位于长距离不出现终止密码的位置序列上游紧邻最后一个终止密码子的ATG；在酵母全基因组DNA中发现了新的长度不小于90个氨基酸的ORF结构2244个。     

Estimation of genome length

The genome length is a fundamental feature of a species. This note outlined the general concept and estimation method of the physical and genetic length. Some formulae for estimating the genetic length were derived in detail. As examples, the genome genetic length of Pinus pinaster Ait. and the genetic length of chromosome Ⅵ of Oryza sativa L. were estimated from partial linkage data.     

酿酒酵母基因组的研究进展

酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)是第一个完成全基因组测序工作的真核生物,目前在结构基因组学、功能基因组学、模式生物、最小基因组、比较基因组学等方面的研究已经获得了重大的进展,为人类更深入地研究高等生物基因组打下了坚实的基础。本文将从这几个方面着手对酿酒酵母基因组的研究进展进行综述。