高密度光纤芯片技术及其在功能基因组学中的应用

DNA微阵列技术的发展带来了基因表达研究方法上的一场革命。传统的Northern blots或RT-PCR方法只能逐一地研究单个基因的表达,而DNA微阵列技术可以同时例行检测成千上万个基因表达水平的变化。在微芯片上置人寡核苷酸探针或相应于     

分子印章法DNA芯片合成(Ⅲ)——反应条件的优化

对分子印章法制备寡核苷酸微阵列芯片的工艺条件进行了探索.研究了对寡核苷酸压印偶联反应影响较大的3个因素核酸反应液反应活性的稳定性、点阵上不同核酸单体残留物的交叉污染和封闭反应对寡核苷酸微阵列杂交结果的影响.实验研究表明,在氩气保护(水和氧含量低于5×10-6)下四和核苷酸单体的乙腈混合液的反应活性可保持10 h以上.采用了一种含羟基小分子的液体对压印偶联反应后的芯片进行处理,成功地清除了芯片上大量剩余的活性核酸单体分子,解决了它们对临近点阵可能产生的污染问题.最后指出了在寡核苷酸微阵列制备过程中可以舍弃通常DNA固相合成工艺中的封闭反应步骤,有效地提高了DNA芯片的制备效率.上述研究表明分子印章法制备寡核苷酸微阵列芯片不仅可行,而且经济.     

DNA水笔使个人签名更安全

日本东京ID技术公司目前正计划利用生物工艺学技术生产一种特殊用途的钢笔,其特殊之处在于该笔使用的墨水中含有使用者的DNA信息,从而使合同或遗嘱签名防伪效果更好,安全度更高。该公司宣称,DNA水笔估计今年夏天能够面市。     

能否由生物学数据产生完整的生命图像?

生物学中有大量的描述性数据——而且这些数据正与时俱增。大规模研究样品的方法如DNA排序、显微阵列和自动化基因功能研究，正在不断地充实着新的数据库。许多生物学分支学科，从生物力学到生态学已走向数字化，其结果是观察更精确、更丰富。     

DNA芯片和蛋白质芯片的制备与检测

微阵列生物芯片技术是近年来小型化技术发展的重要方面。多达2万个以上的基因——占人类表达基因总数的一半——可以被排列在一张厘米见方的基板上，成为定址的探针阵列；每个位点的直径为50～150微米。当样品溶液流经芯片时，溶液中的靶标分子与探针分子相互作用而被捕获。通过研究这样制备的芯片，能了解靶标分子在样品溶液中的浓度，或者它们的理化性质。     

发现癌的“缺环”

上周,一位科学家描述了他称为癌基因的第一产物,业已了解到这产物与人体DNA相结合,且直接控制其他细胞基因的活性。研究人员发现该基因产物是一种蛋白,含有调节锌代谢功能。专家们认为:这一发现的真正意义在于揭示了产生癌的整个过程所缺少的环节。多年来,科学家们相信癌的出现是因为调节细胞生长的正常程序奇妙地失去控制。已有证据表明细胞在每一阶段均有(除最后阶段外)生长控制过程的调节异常。研究人员已见到连结细胞的激素生长因子的产物的异常,即那些生长因子的细胞表面的受体活性异常,以及将该受体的活性转译成控制细胞生长的化学信息的酶也发生异常。缺环一说证明了携带这些化学信息的蛋白不仅连结细胞的DNA,而且引发细胞核基因表达。这一证据已被圣地亚哥加利福尼亚大学研究组找得。     

密码学的新领域--DNA密码

DNA密码是近年来伴随着DNA计算的研究而出现的密码学新领域, 其特点是以DNA为信息载体, 以现代生物技术为实现工具, 挖掘DNA固有的高存储密度和高并行性等优点, 实现加密、认证及签名等密码学功能. 本文简要介绍了DNA计算原理, 总结了当前DNA密码的研究现状以及存在的若干问题, 对DNA密码、传统密码和量子密码的发展状况、安全性以及适用领域进行了分析对比, 探讨了DNA密码未来发展的趋势. DNA密码与传统的密码以及研制中的量子密码相比各有优势, 在未来的应用中可以互相补充. 实现DNA密码面临的主要困难是缺乏有效的安全理论依据和简便的实现方法, 当前研究的主要目的是充分发掘DNA可用于信息领域的优良特性, 建立起相关的理论依据, 探寻DNA密码可能的发展方向, 寻找实现DNA密码的简便方法, 为DNA密码的未来发展奠定基础.     

基于线性自组装的DNA减法模运算

使用线性自组装方法, 提出了两个非负二进制整数减法模运算的DNA算法. 对于两个表示为n位的二进制数A与B, 算法给出A-B在模2n情况下的运算结果. 算法中包含反应被减数与减数大小关系的扩展借位信息, 从而在计算前不必对A与B的大小关系进行预分类. 结果反应链中包含运算结果、每一步借位信息、参与运算的数值、判断被减数与减数大小的标志位等信息. 算法充分利用DNA反应的并行特性, 在给定两个被减数集与减数集时, 可进行两个集合的减法模运算的并行计算. 算法的可行性基于已知的DNA算法实验. 算法具有良好的自发反应特性, 避免了人工操作随运算数值位数增长的情况, 对于计算位数n, 在本算法中参与反应的单链库规模为O(n), 生物操作复杂度为常数.     

基于序列信息高度集成的长单链DNA自组装及制备

DNA折纸术(DNA origami)是DNA纳米自组装的一种主流方法,通常1条DNA主链在成百上千条合成的DNA短链辅助下,通过碱基互补配对原则折叠并锁定生成所设计的纳米结构.单链DNA折纸术(single-stranded DNA origami,ssDNA origami)是传统DNA折纸术的一种进化和衍生,它摒除了传统折纸术对众多短序列的需求,通过高度集成序列信息至1条长单链DNA中,实现了由1条DNA序列自组装成复杂可控的纳米结构.由于体系中不存在过量的短DNA链杂质,并且同样可以顺利移植成单链RNA折纸术,单链DNA折纸术较传统DNA折纸术可能具备更好的生物和材料应用前景.本文概括了长单链DNA自组装的研究进展,总结了几种常用的长单链DNA制备的方法,并展望了该技术的应用前景.     

信息生物学的现状与展望

信息生物学的诞生，在很大程度上得益于国际DNA数据库的发展。本文将描述国际DNA数据库的现状及其对信息生物学的贡献。并以谷氨酸合成酶的分子进化为例，论述分子进化学与信息生物学的关系。我们认为信息生物学将与实验生物学相互作用、相互促进，从而对生物学的发展做出巨大贡献。     

克隆猛犸?有戏!

<正>近日,科学家在西伯利亚的冰雪荒漠中,发现了一具猛犸尸体。这具尸体的特别之处在于,这是迄今人们发现的最完整的猛犸尸体。虽然这头猛犸至少已有4万年的历史,但生物学家却认为,它的组织保存得非常完善,人类绝对可以得到一部分完整的DNA信息,从而对其进行克隆。当然,用克隆或遗传工程学复活猛犸将是一个极其漫长的过程,但科学家已经确定了用于"复活工程"的猛犸对象——亚洲象。     

复杂，越来越复杂

如此难以置信,能够生长成我们每个人的所有信息,竟是记载在一小圈微小到无法被肉眼看到的DNA螺旋线上。一个普通的试管就可以装下全世界所有人的信息,然后放入上衣口袋就会被带到任何地方! 生命,从本质上说是为了基因的复制。然而,令人难以置信的是为了复制基因,生命居然玩出了那么多的花样,而把复制基因这件事情做得最哗众取宠、最繁文缛节的就属我们人类了!为了复制,为了使基因再一次得到延续,须从一个受精卵开始长大,经历整整10个月后,或许因为知道以后要遭受和犯下的罪过,而大哭着降生。人在度过无忧无虑的快乐而短暂的幼年之后,就开始     

打造"冷冻方舟"

最近,英国科学家开始实施一项雄心勃勃的濒危动物DNA保存工程,即建立“冷冻方舟”来保存地球上最濒危动物的DNA。英国科学家储存濒危动物的组织样本,旨在希望这些基因信息有朝一日有助于这些动物的长期保护。虽然目前此项工程的目标只是长久保存这些物种的基因,但也有一种可能,     

该不该建立罪犯DNA库？

早在人类基因组研究之初 ,研究人员就设计了一个庞大的与基因组研究和基因经济发展相关的生命伦理学计划———人类基因组计划的伦理、法律和社会问题 ,简称ＥＬＳＩ。而ＥＬＳＩ涉及到的几乎每个问题都与个人隐私、伦理及经济有关。主要问题是 :保险公司、雇主、法庭、学校、收容所、法律实施部门以及军队利用基因信息的公平性问题 ,谁应当使用基因信息 ,该怎样使用。其次是ＤＮＡ信息的隐私与保密性 ,谁拥有和控制这样的信息。首先是在使用范围上有没有限制。谁也不怀疑建立罪犯ＤＮＡ库所能达到的有效鉴别罪犯和保护公民的作用 ,但是建立…     

生命信息遗传中的若干数学问题

自１９５３年Ｊ．Ｗａｔｓｏｎ和Ｆ．Ｃｒｉｃｋ发现ＤＮＡ的双螺旋结构,人们对生命信息遗传的研究进入了一个崭新的时代,相继发现了“遗传密码字典”、“遗传的中心法则”等,使人们对生命是如何一代一代繁衍的,有了初步的了解,但离真正揭开生命信息遗传之谜还差之甚远,１９８７年,美国开始人类基因组研究计划,任务有二,第１是“读出”人基因组合部核苷酸的顺序;第２是“读懂”,即找出全部基因在染色体上的位置,了解它样     

生物芯片技术的发展与应用

生物芯片技术是９０年代初期发展起来的一门新兴技术,通过微技术制作的生物芯片,可以民千上万乃至几恨个生命信息集成在一个很小的芯片上,达到对基因、怕和 细胞等进行分析和检测的目的,用这些生物芯片制作的各种生化分析仪和传统仪器相比较具有体积小、重量轻、便于携带、无污染、分析过程自动化、分析速度快、所需样 度剂少等诸多优点,这类仪器的出现将给生命科学研究、疾病诊断、新药开发、生物武器战争、司法鉴定、食品     

搜寻外星人加密信息

日前,澳大利亚天体生物学家戴维斯在最新一期《新科学家》杂志上发表了一个惊人观点:外星文明也许早将他们的信息写进了人类的细胞DNA中。这一消息的刊出,无异于一石激起千层浪,科学与其还未能探知的物质世界的较量又在人们的争论中冲向高潮。外星人的加密信息国际知名的科学家     

体外λ-DNA形成新结构的证据

1990年白春礼等人首次用扫描遂道显微镜(STM)直接观察到λ-DNA经热变性后在体外形成一种三链辫状结构。这一结果不同于目前提出的三螺旋模型,即第三条链缠绕于双链DNA的大沟之中。据文献报道,用同型嘌呤和同型嘧啶或以单链DNA和双链DNA反应所得到的三链物比双链DNA有较低的熔解温度(T_m),在解旋过程中280nm光吸收值明显提高,对DNaseI酶不敏感等特征。三链辫状DNA的某些物化性质可能不同于     

古老人群mtDNA研究中存在的问题和对策

由于多种原因, 古老人类标本中的DNA一般都有不同程度的降解, 在分析时只能得到短片段的序列. 如何对这些序列片段的真实性进行甄别, 最大限度地挖掘出其中包含的信息, 是目前对古代人群遗传结构分析及其他古DNA研究中普遍存在的一个难题. 本文对近期国内古老人群mtDNA研究中存在的问题进行了评述, 并从mtDNA世系的系统发育关系角度, 对新疆(包括邻近的中亚地区)古老人群数据进行了重新分析. 结果显示, 这些古老DNA数据的可靠性存在或多或少的问题; 结合现代不同地理人群中的mtDNA变异情况, 能够对获得的距今数千年前的mtDNA的真实性进行判别和自检, 并能有效地对序列信息进行解码. 同时, 对中亚地区古老人群mtDNA数据重新分析的结果, 支持该地区欧亚人群基因交流融合由来已久的推测.     

基于4D图形表示的DNA序列相似性分析

在Z曲线的基础上提出了一种新的DNA序列4D图形表示方法. 该方法具有与Z曲线相似的生物学意义, 而且还避免了信息的丢失. 利用DNA序列4D图形的几何中心作为序列分析的特征数值, 对11个物种的β-球蛋白基因的第一个外显子进行相似性分析, 得到了较好的结果.