基于Normalized Cut的基因表达数据聚类

利用基因表达数据进行聚类分析可提高肿瘤诊断的正确率,对生物医学研究具有重要意义.该文将Normalized Cut应用于基因表达数据的聚类中,将样本映射为高维空间的点,利用亲近矩阵和度矩阵构造正规Laplacian矩阵,经SVD分解得到反映原始样本类别信息的指示向量,利用指示向量各分量的符号差异实现基因表达数据的聚类.通过对白血病和结肠癌数据集的实验,证明了该文方法的有效性.     

乳糖诱导pET载体表达重组蛋白的研究

以重组人B淋巴细胞刺激因子（hBLyS）蛋白表达宿主菌株BL21（DE3）（pET30(a)/hBLyS）作为研究对象，借助SDS－PAGE分析方法，对于用乳糖诱导由T7lac启动子控制的重组目的产物的表达规律进行了优化研究。分析比较了诱导的起始阶段、所需的乳糖浓度和诱导持续时间等参数对重组产物表达的影响。实验结果表明，对T7lac启动子控制的重组目的产物，乳糖可以作为诱导剂；在对诱导条件进行优化控制的前提下，乳糖诱导目的产物的绝对表达量虽然不及IPTG，但相对成本却比IPTG低得多。研究结果为乳糖作为诱导剂应用于重组基因工程药物工业化生产提供了一定的参考。     

Transgene inheritance and quality improvement by expressing novel HMW glutenin subunit （HMW-GS）genes in winter wheat

The expression vector pBPC30, which carries the high molecular weight glutenin subunit (HMW-GS) 1Dx5 and 1Dy10 genes, was transferred into hexaploid winter wheat cv. Jinghua No. 1, Jing411 and Jingdong No. 6 explants of immature embryos and immature inflorescence by particle bombardment. A large number of resistant transgenic plants were obtained under the selection of herbicide bialaphos or phosphinothricin (PPT). Confirmed transgenic plants of To generation showed successful integration of HMW-GS genes and bar gene into the wheat genome. T1 generation of transgenic plants can resist 20--150 mg/L PPT.Protein analysis of T2 seed by SDS-PAGE showed that HMW-GS 1Dx5 and 1DylO genes were well expressed in offspring seed of transgenic lines by co-expression with or substitution of endogenous 1Dx2 or 1DylO. In one transgenic line, TG3-74, a new protein band between endogenous protein subunits 7 and 8 (marked as 8*) of glutenin appeared,but endogenous subunit 8 (encoded by 1By8 gene) was absent. Analysis of gluten rheological quality on seed proteins of 102 T3 plants showed that the sedimentation value of 5 transgenic lines (44.2149.0 mL) was remarkably improved,59.6%---64.3% higher than that of wild type Jinghua No. 1 and Jingdong No. 6, similar to bread wheat Cheyenne (48.0 mL). Analysis of dough rheological properties of transgenic lines showed that the dough stable time of 5 transgenic lines range from 16 to 30 min, whereas the dough stable time of wild type was only between 3--7 min. Our research suggests that introducing novel HMW-GS genes into wheat is an efficient way to improve its bread-making quality.     

多细胞基因表达式编程函数优化的并行算法研究

并行算法是当前研究解决算法效率问题的成熟技术之一。为提高GEP算法解决复杂函数优化问题的效率,将并行算法引入多细胞基因表达式编程函数优化问题,解决传统计算形式不能充分发挥多核处理器性能的问题。通过分析多细胞基因表达式编程并行算法的机理和MPI和Open MP混合并行模型,设计与实现多细胞基因表达式编程函数优化的并行算法(Parallel Multicellular Gene Expression Programming algorithm for Function Optimization)PGMFO。实验结果表明针对复杂的函数优化问题,在不影响精度和收敛性的情况下,PGMFO算法比原有的算法效率高出10%~20%。     

基于关联网络的空间辐射防护分子靶标的辨识与预测

空间辐射对航天员健康的危害制约人类的空间探索活动,对其中重离子成分的医学防护研究是对抗空间辐射人体健康威胁的关键之一.本研究以地面装置模拟空间辐射环境,用0.5和2 Gy剂量的碳离子(¹²C⁶⁺)辐照正常人淋巴母细胞AHH-1,照前0.5 h分别用两种已知的辐射防护药物处理细胞,照后4 h用基因表达芯片测量细胞基因表达谱,构建辐射损伤相关基因表达量调节网络.运用基于模拟退火的迭代搜索算法辨识不同剂量¹²C⁶⁺辐照及防护药物作用下的辐射相关基因激活子网,依据节点的连接度预测出PPM1A, RIF1, CASP3, TFE3和RIN1等潜在的空间辐射损伤防护高关联度基因.进一步的富集分析表明,这些基因显著富集的分子功能类别主要与转录调节、激活子活性等有关;细胞定位类别主要是核体、染色体等;生物过程类别主要与信号转导、RNA代谢和细胞定位调节等有关.进一步在Hela细胞上通过Western blotting实验证明, 0.5和2 Gy剂量¹²C⁶⁺辐照后, RI...     

菠菜乙醇酸氧化酶基因家族的鉴定及表达分析

在菠菜全基因组中鉴定了菠菜(Spinacia oleracea L.)乙醇酸氧化酶(GLO)家族成员,并对其理化性质、亚细胞定位、基因结构、保守基序、同源关系及基因表达进行了分析,发现菠菜中存在5个SoGLOs蛋白,通过进化树分析,菠菜GLO蛋白与甜菜GLO蛋白亲缘关系较近.通过基因结构分析发现该家族基因由9～11个外显子构成.实时荧光定量聚合酶链式反应(qRT-PCR)结果表明:硝态氮仅能短期诱导SoGLOs的表达,而铵态氮可以持续抑制SoGLOs的表达,从而影响菠菜草酸的含量.在胁迫处理后,SoGLOs的表达均有明显变化,SoGLO1,SoGLO3和SoGLO5对盐胁迫的响应最明显,SoGLOs可能在菠菜的抗盐、耐高温、耐寒、抗旱以及抗氧化过程中起作用.植物激素的喷施普遍使SoGLOs的表达在短时间内增加,这可能引起菠菜体内草酸的快速积累.     

尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(UGPase)基因调控不同地源灵芝孢子粉次生代谢产物的差异

目的 探讨不同地源灵芝孢子粉携带尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(UDP-glucose pyrophosphorylase,UGPase)基因在转录水平上的差异表达,以及对灵芝多糖(Ganoderma lucidum polysaccharide,GLP)含量的影响.方法 采集不同地源灵芝孢子粉共7批18份,通过水浸煮-醇沉法提取GLP,应用苯酚-硫酸法计算GLP含量.克隆、测序UGPase基因,荧光定量PCR检测UGPase-mRNA.结果 灵芝孢子粉GLP检测结果显示:吉林产含量为(3.3610±0.0046)％,云南产含量为(2.8870±0.0059)％,××堂孢子粉含量为(2.3990±0.0053)％,差异具有统计学意义(P<0.05);克隆UGPase基因测序结果显示:不同地域灵芝孢子粉携带UGPase基因序列相同,与Genbank中UGPase基因序列(Sequence:KM260167.1)核苷酸同源性达100％.UGPase-mRNA检测结果显示:吉林产灵芝孢子粉为表达量最高.结论 不同地源灵芝孢子粉GLP与UGPase-mRNA相对表达量存在差异.UGPase基因在高多糖灵芝菌株中存在明显的表达优势,与GLP的生物合成呈正相关,该机制为深入研究GLP的生物合成提供了理论依据.     

分子记忆对基因表达过程中的能量消耗影响

一方面,分子记忆广泛存在于基因表达过程中; 另一方面,由热动力学的观点,基因表达过程必然消耗能量.这引起一个未探索的问题:分子记忆如何影响基因表达的能量消耗.由此,通过分析一个代表性的、带记忆的基因表达模型,结果发现:分子记忆越强,基因表达消耗越多能量; 极小势和能量消耗之间存在反比例关系,这表明基因表达越稳定,需要消耗的能量越多.这些结果表明分子记忆是一个不可忽略的因素,它能有意义地影响基因表达过程中的能量消耗.     

基于基因表达谱预测肿瘤浸润免疫细胞类型及比例的解卷积算法

肿瘤浸润免疫细胞通过发挥促肿瘤和抗肿瘤的作用,可以深刻地影响肿瘤的进展以及抗癌治疗的成功.因此,对于肿瘤浸润免疫细胞的量化有望揭示免疫系统在人类癌症中的多方面作用及其参与肿瘤逃逸机制和对治疗的反应.解卷积的目的就是试图在复杂组织里存在的免疫细胞中寻找新的免疫疗法,其核心思想是利用算法和免疫细胞的表达特征,从细胞混合物的表达数据中量化免疫细胞比例信息,以准确刻画肿瘤样本测序数据的免疫浸润情况.为此,提出了一个新的基于逐步回归策略的解卷积算法模型,并使用真实的肿瘤样本微阵列数据和RNA-Seq测序数据来测试该算法的准确性.与CIBERSORT和dtangle相比较,具有良好的解卷积性能.     

核桃JrEFM1转录因子响应逆境及激素的表达模式

MYB转录因子在调控植物生长发育和逆境响应方面发挥着重要的作用.通过克隆获得了核桃的1条R1-MYB类转录因子EFM基因(命名为JrEFM1),利用生物信息学和实时荧光定量RT-PCR(RT-qPCR)技术,分析在不同非生物及植物激素处理下JrEFM1的表达规律,探究了JrEFM1的基本生物学功能.结果显示,JrEFM1的编码区长为1 320 bp,编码蛋白含439个氨基酸,分子量为48.322 KDa,理论等电点为9.26.与葡萄、番薯等具有较近的进化关系.其启动子包含干旱胁迫(MBS)、热激响应(HSE)、水杨酸(SA)、玉米素(O2-site)和赤霉素响应(GARE-motif)等相关元件.对JrEFM1在干旱,冷害,热激,ABA,JA,SA处理下的表达情况进行分析,发现JrEFM1可被这些处理不同程度地诱导,同时根和叶表现出不同的转录水平.表明JrEFM1可响应逆境胁迫,并与激素信号通路相关;JrEFM1可作为核桃逆境响应机制研究及抗逆育种的优良候选基因.