合成基因网络中的内信号随机共振

研究了一个合成基因网络模型被噪声调控时的动力学行为. 通过计算机模拟发现了噪声诱导的振荡和随机共振现象(stochastic resonance), 并且发现存在一个最合适的噪声强度, 使得体系的有效振荡最容易出现. 还讨论了这种随机共振现象对基因体系的积极作用.     

基因网络前馈环路中的涨落共振

应用化学主方程和线性涨落近似方法,重点研究了前馈环路（FFL）对外界输入弱信号的响应,特别考察了它的涨落共振现象．研究发现Z基因的FR行为很大程度上依赖于FFL的协同性：协同FFL中Z的FR曲线呈明显的单峰,而非协同FFL中该曲线出现明显双峰．由于振荡信号常常在实际应用中用来探测网络的调控结构,因此可以利用涨落共振曲线的定性差别来区分FFL网络的性能．     

细胞体系中内噪声对弱信号检测的积极作用

在小尺度的生物化学反应体系中内噪声是普遍存在的,本文采用化学Langevin方程研究了细胞体系中内噪声对弱信号检测的作用. 研究发现, 在Hopf分岔点附近, 当弱信号非常小以至于不能独立地激发细胞内的钙尖峰振荡时, 内噪声能够帮助细胞内的钙振荡信号越过一个域值, 并且在一个最佳的内噪声强度下, 内噪声、内噪声诱导的钙振荡和弱信号之间会产生共振现象, 由此极大地增强了细胞体系对弱信号的检测能力. 由于内噪声是通过细胞尺度变化而改变的, 因此这种现象也说明了在对弱信号检测行为中最佳细胞尺度的存在. 研究还发现最佳的细胞尺度与真正的细胞体积是相吻合的, 并且基本不随外界刺激的改变而改变, 这具有重要的生物学意义.     

色噪声作用下一氧化碳表面催化氧化反应体系的随机共振

研究了Pt(110)/CO+O₂表面催化氧化反应体系在一定温度条件下, 当CO气体偏压P_u在超临界Hopf分岔点附近被色噪声调制后的动力学行为. 通过计算机模拟观察到色噪声诱导的振荡和随机共振(stochastic resonance)现象, 探讨了色噪声强度和相关时间对随机共振行为的影响, 分析了体系对环境涨落的敏感性范围.     

MDMV外壳蛋白基因的克隆及其在大肠杆菌中的表达

报道了玉米矮花叶病毒(MDMV)全长外壳蛋白cDNA基因的克隆、序列分析和表达产物鉴定的结果。根据其cDNA序列推测的外壳蛋白氨基酸顺序全长共有313个氨基酸,分子量总和为35 400 D,与聚丙烯酰胺凝胶电泳估算的值36 000 D相近,克隆的病毒外壳蛋白基因cDNA 3′-末端非编码区含有256个碱基。将此外壳蛋白的基因插入pUC19的1acZ基因中,转入E.coli后诱导表达,聚丙烯酰胺凝胶电泳分析呈现一特异性的蛋白带,经Western吸印与抗MDMV的兔血清呈阳性反应,证实所克隆的cDNA基因为MDMV外壳蛋白基因,并且能够正确表达。     

广义谐振子模型与NNS分布--能级涨落谱NNS分布的统一理论

根据能级斥力的概念,提出了能级粒子所遵循的势能函数.通过把涨落谱系统视为由具有广义谐振子行为的能级粒子构成的动力学模型,建立起相应的最小邻间距(NNS)分布所遵从的广义Schrodinger方程,成功地证明迄今发现的各类涨落谱所遵从的NNS分布皆为该方程之解;Poisson型分布及Wigner型分布均为本征解;Brody型分布及GUE型分布为它的复合解.同时,还分析了微扰的强弱对NNS分布的影响.     

非恒稳含时电极过程中涨落-耗散的电化学效应——恒电势滴汞电极体系的随机热力学模型

以滴汞电极体系为模型,对非恒稳恒电势动态不可逆电极过程中的耗散-涨落效应进行了系统的研究.基于滴汞电极体系的电化学特征,提出了一个简化的含时随机热力学模型,从而可能对这类重要的含时物理化学过程进行涨落和耗散的定量分析.借助该简化的模型,成功地建立了恒电势滴汞电极过程的基本随机热力学公式,由此推出耗散-涨落效应的理论极谱曲线.在滴汞电极生长缓慢及扩散步骤严重滞后情况下,含时的滴汞电极过程将趋于在有效扩散层厚度演化的慢流型上的准定态过程.在这种准定态近似下,具体分析了涨落对极谱曲线的影响.结果表明,在涨落影响可以忽略的近平衡区,从耗散-涨落导出的极谱方程与从平衡态Nernst公式导出的极谱方程完全吻合.还计算了一个涨落诱导的极谱曲线偏离的典型范例.     

双龙方组分诱导大鼠BMSCs分化的差异基因筛选及聚类分析

利用基因芯片筛选双龙方有效组分(总人参皂苷及总丹酚酸)诱导大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)类心肌细胞分化过程中的差异表达基因, 并对其进行聚类分析, 在基因水平研究了双龙方组分对大鼠BMSCs分化的影响. 对大鼠BMSCs进行分组培养, 分别收集10, 20, 30及40 d的细胞样本, 提取tRNA, 经基因芯片检测, 筛选出BMSCs变化过程中的差异表达基因并进行生物信息学分析, 同时通过差异表达基因对样本进行Hierarchical聚类分析. 在BMSCs的分化过程中, 筛选出179条差异表达基因, 经分析发现它们与能量代谢和信号传导等多类基因密切相关. 对样本进行聚类分析发现其聚为两大类: 10和20 d的样本聚为一类, 30和40 d的样本聚为一类. 说明BMSCs在20~30 d之间可能发生了显著的改变.     

随机扰动和周期信号对基因调控系统的影响

采用数值模拟方法,研究了生物信息学中人类遗传因子——基因的转录调控系统.研究表明:噪音对该系统的影响作用,体系可以出现内随机共振现象和噪音诱导的"开-关"过程;当周期信号加到系统上时,信号振幅和频率的改变能够使细胞信号产生更为丰富的动力学行为,如周期共振现象.     

光控CRISPR技术的研究进展

成簇规则间隔短回文重复序列和成簇规则间隔短回文重复序列相关(CRISPR-Cas)系统提供了用于可编程基因组编辑的多功能工具. CRISPR与光遗传学及光化学生物学技术的结合产生了很多新的成果. 光激活的CRISPR-Cas系统能够在空间和时间上更好地调控RNA引导的核酸酶的活性. 近年来, 科学家结合CRISPR和多种光学技术, 开发出了一系列光激活的CRISPR工具. 这些工具让研究人员能够在空间、 时间和基因组坐标上进行高分辨率的生命活动研究. 本文概述了CRISPR系统、 基因编辑技术、 光遗传学和光化学生物学的研究进展, 并对光诱导的CRISPR技术的发展进行了展望.     

聚乙烯亚胺介导siRNA和顺铂协同抗肿瘤治疗

用聚乙烯亚胺(PEI)为载体,介导siRNA(siSurvivin)沉默肿瘤细胞抗凋亡基因survivin,并与抗癌药物(顺铂)进行协同抗肿瘤治疗.凝胶阻滞电泳实验显示,PEI能够对siRNA进行有效复合,在PEI/siRNA质量比为0.4时实现完全阻滞.细胞耐药性实验证明了耐顺铂细胞(A549DDP细胞)的survivin基因过度表达且耐顺铂能力是顺铂敏感细胞(A549细胞)的8倍.RT-PCR实验验证了PEI担载siSurvivin后对survivin基因实现了有效沉默,与顺铂药物共同作用后不影响基因沉默效果.细胞凋亡实验验证了基因与药物协同作用后细胞的凋亡率达到60.9％,而单独药物或PEI/siSurvivin复合物分别作用后的细胞凋亡率仅分别为30.2％和19.8％.细胞增殖实验进一步验证了PEI介导siSurvivin与顺铂联合治疗能够实现有效地协同抗肿瘤效果.     

非恒温CO表面催化氧化体系双随机共振

当考虑化学反应热、热传导和热辐射的影响时, Pt(110)/CO+O2表面催化氧化体系温度出现时空变化. 以衬底温度为控制参数, 通过计算机模拟, 研究了衬底温度噪声对该非恒温表面反应体系振荡动力学行为的影响. 研究发现, 温度噪声可以诱导体系双随机共振现象, 而且增大衬底温度可以使体系共振行为由双随机共振变为单随机共振. 这表明体系可以利用温度噪声加强其反应振荡, 并对其具有双重选择性, 人们可以通过改变衬底温度大小来控制体系的共振行为.     

简并谱的涨落统计特征分析

通过引入权重的方式,使简并谱的积累函数形式上连续递增,并用带权重的多元线性拟合提取涨落谱,由此建立一套适用于分析简并谱的NNS分布、谱刚度、能谱分维函数等涨落统计特征的方法,并具体分析了H2O、NH3及CH4分子的振动能谱进行涨落统计特征分析:发现它们的规则谱和约化非简并谱的涨落统计特征均已非Poigson化;而且约化非简并谱的非Poisson化程度较规则谱明显,即前者的能级斥力较后者大;此外,随着简并度的增加,H2O、NH3、CH4的涨落统计特征由非Poisson型向近Poisson型过渡.     

变性高效液相色谱法在α-血红蛋白稳定蛋白基因检测中的应用

建立了采用变性高效液相色谱(DHPLC)对α-血红蛋白稳定蛋白(AHSP)基因进行基因分型和突变筛查的新方法。将AHSP基因序列分成6个片段,因第一、二、四、六个片段均含有1～2个常见单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)位点,需单个标本分别进行检测;第三、五个片段不含有常见SNP位点,采用DHPLC结合DNA(脱氧核糖核酸)池的方法进行检测。以基因测序为金标准对所建立的AHSP基因检测方法进行方法学评价,结果显示: 40个样品的DHPLC检测结果与测序结果之间完全吻合,说明所建立的检测方法能对AHSP基因6种常见SNP进行准确基因分型。应用DHPLC对365个样品的AHSP基因进行检测,发现2个罕见SNP(11810 G＞A和12802 C＞T);同时还发现2个错义突变(AHSP D29V和AHSP V56G), AHSP D29V突变为新突变,AHSP V56G为罕见突变。结果表明采用DHPLC法可有效地对AHSP基因进行基因分型和突变筛查。     

非高斯噪声增强纳米尺度钯粒子表面一氧化碳氧化反应随机速率振荡

过去的几十年里,人们对噪声的积极作用进行了广泛研究,其中,化学反应体系中噪声的作用引起人们的很大兴趣.人们研究了单晶表面和纳米粒子表面催化体系中内、外噪声对反应振荡的影响,发现了随机共振和相干共振现象.然而,在以往的研究中,人们总是用高斯噪声代替实际噪声.但实验研究表明,神经元和自催化反应等生物化学反应体系中可能存在非高斯噪声.本文研究非高斯噪声对纳米尺度钯粒子表面一氧化碳催化氧化反应速率振荡的影响.我们首先给出了不存在外噪声时体系振荡随粒子尺度的变化情况,得到了内噪声相干共振行为.其次,我们重点研究了在非高斯噪声作用下体系反应速率的振荡.发现,随着非高斯噪声与高斯噪声的偏离q的增大,振荡规律性经历了由差变好到再变差的演化,而且在某个最佳的q值,振荡变得最有规律性.我们分别给出了振荡时间序列、功率谱和信噪比随q值的变化,充分反映了上述振荡的演化情况.这个结果表明,适当的外噪声能够增强纳米尺度钯粒子表面一氧化碳氧化反应随机速率振荡,而且存在某个最佳的外噪声,使速率振荡得到最大程度的增强.同时表明,非高斯噪声可能比高斯噪声起到更大的增强作用.最后,我们对非高斯噪声增强一氧化碳反应速率振荡这一现象的物理机制作了简单...     

茶多酚锰合成、表征及络合和诱导肿瘤细胞凋亡的研究

合成了茶多酚锰(TP-Mn)和茶多酚锗(TP-Ge), 并采用红外光谱法及液相色谱质谱联用技术表征TP-Mn的理化特性. 选用反向液相色谱(RP-HPLC)和电感藕合等离子体质谱(ICP-MS)技术研究牛血清白蛋白(BSA)络合TP-Mn的能力, 指出BSA可直接络合于TP-Mn. 采用MTT法研究TP和TP-Mn诱导Hela卵巢癌细胞的凋亡率. 结果表明, TP和TP-Mn均能诱导Hela卵巢癌细胞凋亡, 但TP-Mn诱导凋亡率约为TP的2倍. 比较TP-Ge和TP-Mn诱导Raji人B淋巴瘤细胞凋亡率发现, 两者诱导肿瘤细胞的凋亡率几乎相同, 均高达86%左右. 人血清白蛋白(HSB)可作为输送TP-Ge和TP-Mn的药物载体.     

非恒温一氧化碳表面催化氧化体系双随机共振

以衬底(support)温度为控制参数, 研究了温度涨落对非恒温Pt(110)/CO+O₂体系反应振荡的影响. 发现反应振荡随涨落强度或相关时间的变化出现双随机共振现象; 当衬底温度稍远离振荡区时, 温度涨落对反应振荡的影响明显减弱. 这表明, 温度涨落可以有选择地多次加强反应振荡, 从而对表面反应起到积极作用.     

抗肿瘤双特异免疫导向治疗制剂CAtin的表达及活性分析

结合生物信息学方法与已知癌胚抗原(Carcinoembryonic antigen, CEA)特异性单链抗体(Single chain Fv fragment, scFv)核苷酸序列, 经分子设计和密码子优化后, 通过化学方法合成CEA二硫键稳定性单链抗体(Disulfide stabilized single chain Fv fragments, scdsFv)基因片段. 将凋亡素基因(Apoptin)通过一段柔性连接肽(Linker)连接在CEA scdsFv基因下游, 并克隆入大肠杆菌表达载体质粒pET28a, 转化BL21感受态菌后经异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(Isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside, IPTG)诱导, 表达融合蛋白CAtin. SDS-PAGE和Western-Blot分析表明, 目的蛋白得到良好表达, 经条件优化后表达量最高可达44.1 mg/L. 融合蛋白经分步洗涤法和谷胱甘肽对表达的目的蛋白进行初步纯化和复性后, 利用人肝癌细胞(HCC)对所制备融合蛋白进行亲和力测定、细胞结合活性测定和特异性细胞杀伤活性分析. 结果显示, 所制备融合蛋白不仅能够有效地与上述肿瘤细胞结合, 并对其具有明显的杀伤活性, 表明成功制备了具有特异性识别和特异性杀伤活性的双特异抗肿瘤免疫导向制剂.     

介观振荡化学反应体系的内噪声随机共振

用化学Langevin方程研究了内噪声对介观振荡化学反应体系的影响.研究发现,在确定性体系处于定态条件下,内噪声可以导致体系振荡:随着内噪声强度的变化,诱导振荡信号的信噪比通过一个极大值,表明内噪声随机共振的出现;由于内噪声强度随着系统体积的变化而改变,因此,这一现象也证明了系统尺度共振,即最佳尺度效应的存在.     

介观化学体系中的动力学尺度效应

以生命和表面催化体系为对象,研究了介观化学体系中内涨落对体系非线性动力学行为的调控作用.内涨落可以诱导随机振荡,其强度在体系处于最佳尺度时会出现一个甚至多个极大值,并且在耦合体系中会得到进一步增强,表现为尺度共振效应、尺度选择效应和双重尺度效应,揭示了介观化学体系中尺度效应的新机制.