纳米孔分析化学

源于自然界,服务于人类社会的纳米尺度装置包括生物及人工制备的纳米孔与纳米通道等。基于这些纳米尺度装置的分析化学简称纳米孔分析化学。本文对纳米孔分析化学的发展,特别是近年来在DNA测序、蛋白质分析的进展进行了综述,对于纳米孔分析化学发展的历史、基本分类、原理和应用作了介绍与展望。     

单碱基多样性的非测序检测

单碱基多样性（SNP）是最常见的基因突变形式之一,经研究证明与很多疾病相关。虽然测序是检测SNP的重要方法,但其需要检测仪器,且检测时间较长,限制了其临床应用。本文综述了SNP的常见非测序分析方法。首先讨论了检测的热力学问题,并归纳了主要的检测策略：基于杂交的检测,基于链取代反应的检测和酶介导的检测。在三维均相检测方法中,主要介绍了不同信号开关策略,如荧光开关、酶识别开关和场效应开关。三维原位检测不仅能检测SNP,还能提供其细胞定位信息,在细胞异质性较高时更具优势。二维界面检测的识别反应速率和杂交效率受到一定影响,但界面检测能进一步减小干扰,亦便于实现高通量检测。以DNA正四面体探针界面为代表的改良界面具有优良的灵敏度和特异性。同时本文亦讨论了现有方法的局限性,并对SNP非测序检测研究进行展望。     

罕见变异关联分析中的统计方法研究进展

二代测序数据的持续增多以及全基因组关联分析存在着只关注常见变异对表型影响的缺陷,使得研究人员开始考虑罕见变异对表型表达的影响。近年来,涉及罕见变异关联分析的统计方法研究成为一个活跃的领域,大批统计检验方法被相继提出。然而,大多数方法没有得到全面详细的比较和分析。因此,缺乏对现有方法的评价以及对它们如何使用的指导。本文对该领域的一些具有代表性的方法做一全面的综述,并介绍一些最新的研究进展。     

《科学》杂志评出2008年十大科学进展

不久前,美国《科学》杂志公布了该刊评选出的2008年十大科学进展,其中在对细胞重新编程“定制”细胞系方面的进展名列第一位。《科学》杂志说,这些细胞系以及“定制”它们的有关方法,为科研人员理解甚至未来治愈一些医学上的顽疾提供了工具,比如帕金森氏症、Ⅰ型糖尿病等。其它9项进展包括:(1)系外行星,眼见为实:天文学家们利用特殊的望远镜技术将行星微弱的光线与恒星明亮炫目的光芒区分开来,第一次直接观测到了太阳系外围绕其他恒星运转的行星。(2)癌症基因名单扩充:通过对来自不同癌症(包括胰腺癌和胶质母细胞瘤这两种最致命的癌症)细胞基因进行测序,科研人员发现了数十种与癌症有关的基因突变,这些变异使得细胞分裂失去控制,导致细胞一步步发生癌变。(3)神秘的新型材料:高温超导体是在某个相对较高的临界温度下电阻突降至零的材料。在2008年,科研人员制造了一场“高温超导轰动”,因为他们发现了一类全新的以铁化合物为基础的高温超导材料,这是继“铜-氧”化合物高温材料之后高温超导领域的最重大进展。(4)观察蛋白质的工作:生物化学家今年取得了令人惊讶的新进展,他们“看”到了蛋白质如何与目标结合,然后转换细胞的代谢状态,起到促成某一组织特性的作...     

生物电化学系统降解多环芳烃萘及微生物群落研究

采用单室空气阴极微生物燃料电池(MFC)反应器构型, 以不同浓度萘为基底物质, 考察MFC的产电性能、 萘降解率、 化学需氧量(COD)和总有机碳含量(TOC)降解率及MFC阴阳极微生物活性和多样性. 结果表明, 循环伏安曲线受不同浓度萘的影响变化较为明显, 随着萘浓度的增大, 最大功率密度呈下降趋势, 且萘对MFC的阴极电极电势影响较大; 当萘的浓度为15 mg/L时, MFC最大功率密度可达(645.841±28.08) mW/m ²; 对萘的降解率高达100%, 且MFC对COD和TOC的降解率随着萘浓度的提高而增大, 但是增大的速率逐渐减小. 对MFC阳极微生物膜进行高通量测序发现, Geobacter是优势菌属, 相对丰度达81%, 阴极主要以Aquamicrobium为主.     

植物RNA修饰的功能及分析方法

除经典碱基外, RNA中还包含许多化学修饰.迄今,已经在生命体的三域系统中鉴定出超过150种RNA修饰类型.这些RNA修饰不改变RNA的序列,但会改变其结构和生化特性,从而调节基因的时空表达. RNA修饰作为表观遗传学研究的一个重要领域,在调控植物的生长发育和胁迫应激中起到至关重要的作用.近年来,随着分析技术,特别是RNA修饰测序技术的不断进步,对植物RNA修饰的功能和机制获得了深入的认识.本文主要介绍了植物RNA修饰的功能,总结了针对这些植物中RNA修饰的分析方法,以便为今后系统地开展植物中RNA修饰的研究提供参考.     

第二代测序序列比对方法综述

使用聚合酶合成技术的Illumina和454平台以及使用连接酶合成测序技术的SOLiD平台是目前三种主流的第二代测序平台.对第二代测序平台产生的高通量序列片段进行比对的方法一般分为两步：①预处理,②序列比对.预处理方法有两类,即基于哈希表的方法和基于后缀trie的Burrows-Wheeler转换思想.序列比对方法也可分为两类,一是空位种子片段索引,二是Smith-Waterman动态规划算法.本文使用Illumina和SOLiD两种平台产生的数据对常用的比对软件SHRiMP,MAQ,BFAST,BWA,BOWTIE等进行了单机测试,结果显示：BOW-TIE在对Illumina平台数据进行比对时,在内存使用、比对速度以及准确性等方面表现比其他几种好,BWA比较适合用于比对SOLiD平台产生的数据.在处理第二代以及以纳米孔技术为标志的第三代测序平台高通量数据时,第二代比对技术仍不能完全满足要求,本文认为以云计算为基础的新序列比对方法是未来研究和发展的一个重要方向.     

焦测序法检测禽流感病毒

以焦测序技术为检测平台,在研究禽流感病毒基因特性的基础上,建立一种检测禽流感病毒及确定其是否为高致病性禽流感病毒的序列测定法。首先,选择一段保守的M基因序列及一段包含裂解位点的HA基因序列为研究对象,采用聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR)扩增技术初步判断其是否为禽流感病毒及病毒亚型;然后采用焦测序法检测目的片段序列;最后,对焦测序法检测序列进行分析,从基因序列上判断其是否为禽流感病毒,并进一步判断病毒的亚型以及是否为高致病性禽流感病毒。研究结果表明,当焦测序反应中三磷酸酰苷双磷酸酶(Apyrase)的浓度为1.6U/mL时,能有效抑制错误信号的产生;当Klenow的浓度为90U/mL时,可读序列长度为33个碱基。采用优化的焦测序反应体系测定了4个样本,其中1个样本被判断为H5N1亚型禽流感病毒,具有潜在的高致病性;另外3个样本为H9N2型禽流感病毒,具有低致病性。本方法具有准确、快速和实时检测等优点。     

天然产物与肠道微生物相互作用的研究进展

肠道菌群对人体的健康发挥起至关重要的作用,失衡将诱发多种疾病。天然产物已被证明可以通过调节肠道菌群的平衡来达到预防和治疗多种疾病,但具体的作用机制仍不清楚。本文主要对天然产物中的皂苷类、黄酮类、生物碱类及多糖类与肠道菌群的相互作用进行综述,对其代谢产物和代谢路径进行总结,以期为进一步研究天然产物调节肠道菌群的作用机制提供参考。     

大麻基因密码被破译

10 月19 日的《基因生物学》(Genome Biology)刊登论文报道,纤维植物印度大麻的基因测序已完成。这个研究小组选择的样本是一种称为紫兴都库什(PurpleKush)的大麻植物(如图)。其一个产生四氢大麻酚前体物质的基因被关闭了,紫兴都库什只有极少量甚至不含大麻二酚酸(大麻植物中一种类似复合氨基酸的物质),可能是这些分子吸收了四氢大麻酚。