基于联系云-证据理论的岩爆烈度预测模型

岩爆机理复杂影响因素众多且呈现多种不确定性,应用云模型预测岩爆问题虽能刻画指标的随机性和模糊性,但很难模拟非正态分布的评价指标及存在冲突数据融合失真问题.为克服这些缺陷,探讨了岩爆烈度的联系云-证据预测模型.该模型首先基于联系数定量表达评价指标,通过联系云构建评价矩阵,并应用D-S证据理论得到基本概率赋值,进而基于距离函数的组合权重与融合均值证据预测样本的岩爆等级.实例应用及与其他方法对比结果表明,该模型应用于岩爆预测是有效可行的,且克服了传统云模型和证据理论的不足,为岩爆烈度分级预测提供了一种新的途径.     

基于孔道突变的钙库控制钙离子通道的门控机制研究

钙释放激活的钙通道(CRAC)是非兴奋性细胞中钙离子内流的主要途径. 然而,CRAC激活过程受到多种因素的调控,研究的主要困难在于该通道蛋白的孔结构Orai及其激活蛋白STIM复合体的结构复杂,难以在原子尺度上通过实验观察到完整的激活及失活过程. 电生理和生化实验表明,与野生型Orai孔道的开启需要STIM蛋白激活不同,Orai蛋白上某些氨基酸的突变会导致其变成自发开启的状态. 因此,研究者普遍使用处于自发开启状态的通道突变体,通过研究突变体的结构和电生理性质,推测野生型孔道在生理条件下可能的激活机制,并提出了不同的调控机制模型(Biopolymers 111,e23392 (2020)). 然而,突变体是否可以真实地反映CRAC通道的激活机理还存在一些不确定性. 本文采用微秒级分子动力学模拟,结合自由能计算和基于电扩散连续模型的有限元分析,系统性地探索了三种处于激活状态的dOrai突变体(G170P、H206A和P288A)的结构及动态变化、离子通过自由能及电流电压曲线,并与以往工作中对于其它突变体(Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110,17332 (2013);J. Phys. Chem. B 118,9668 (2014))以及野生型处于开启状态的一种可能的结构模型(iScience 16,356 (2019))进行比较. 计算结果表明,三种突变体的孔道结构均呈现出扩张的趋势,孔道内水分子的有序排布程度降低,从而显著降低了阳离子在孔道内扩散的自由能. 但不同的dOrai突变体采用了不同的模式来保持其通道处于激活状态. 具体的说,G170P突变体通过引入脯氨酸使直接形成孔道的跨膜螺旋TM1发生显著弯曲,从而有效增大孔径. H206A和P288A突变体都是通过别构效应间接地改变孔道结构：其中H206A 通过在TM1外侧的跨膜螺旋TM2上引入侧链较小的丙氨酸而破坏同一条链上TM1和TM2间的堆积作用,引起TM1的扩张;而P288A的突变位点处于孔道蛋白最外侧的跨膜螺旋TM4上,减小TM4的弯曲程度,并进一步将构象变化传递到孔道中心的TM1,从而使得孔径增大而激活通道. 因此,虽然三个突变体均可以导致Orai孔道的自发激活,但突变位点各不相同,导致构象变化的分子机制也各有差异. 此外,与野生型dOrai通道处于激活状态的结构模型相比,上述突变体的孔道结构、整流性质和阳离子选择性都有明显差异. 因此,对于突变体的研究可以为理解Orai 通道的激活机制提供信息,但并不能真实地反映生理条件下由激活蛋白STIM调控的Orai通道的门控过程.