首页 > 文献资料
-
基因芯片技术在乙型肝炎病毒基因分型检测中的应用探讨
目的:探讨利用基因芯片技术建立乙型肝炎病毒基因分型诊断方法的可能性.方法:查阅国际上主要的乙型肝炎病毒(HBV)基因分型诊断标准和现行技术,通过将基因芯片技术与目前用于HBV基因分型的技术方法进行对比,探讨利用基因芯片技术建立乙型肝炎病毒基因分型诊断方法的可能性.结果:HBV的基因分型,既可通过全基因序列比对,也可通过片段基因序列比对,片段基因序列比对是实际工作中HBV基因分型的主要方法,现有报道的技术主要为型特异引物(SSP)PCR扩增法和PCR扩增型特异探针(SSO)杂交法.基因芯片技术具有高敏感、高通量和能够平行检测DNA类型等特点,技术类型属于PCR扩增型特异探针(SSO)杂交法.尚未见有应用基因芯片技术进行HBV基因分型检测的报道.结论:借鉴现有的PCR扩增型特异探针(SSO)杂交法,如微板核酸杂交-ELISA显色技术,理论上利用基因芯片技术建立乙型肝炎病毒基因分型诊断的方法是完全可能的,并且具有高效、快速和廉价等特点.
-
生物信息学在病毒学研究中的应用
本文介绍生物信息学的基本概念、中心任务和研究目标,阐述了近几年来生物信息学在病毒学研究中发挥的主要作用,并对其今后的研究前景作了展望,同时提出了一些亟待解决的问题.
-
安徽省2株人感染H9N2流感病毒基因特征
目的 分析2015年安徽省2株人感染H9N2禽流感病毒分离株全基因组特征.方法 对安徽省2015年4月和9月流感监测网络实验室先后发现并确诊的2例H9N2禽流感病毒感染病例及其病毒分离株全基因组序列进行分析,使用Mega 6.0等软件解析2株H9N2毒株全基因组特征.结果 安徽省首次报道人感染H9N2禽流感病毒病例,对病毒分离株分析显示,其HA和NA基因与中国2013年禽间流行的H9N2病毒高度同源,属于A/Chicken/Shanghai/F/98(H9N2)支系;而PB2和MP基因属于A/quail/Hong Kong/G1/97支系,与H7N9、H10N8和H6N2具有较高的相似度.氨基酸序列比对发现该2株病毒出现多个人易感倾向位点分子特征:HA蛋白发生Q226L、H183N和E190T突变,且HA裂解位点为PSRSSR\GL排列,NA蛋白茎部发生63～65位氨基酸缺失,M2蛋白S31N突变,以及PA-100A、PA-356R和PA-409N.结论 安徽省首次报道的人感染禽源H9N2流感病毒为H9N2系间重配病毒,存在多个人易感位点.
-
基于高通量测序数据的微生物检测算法
目的 设计一种基于高通量测序数据的功能强大、处理速度快且不依赖于运行环境的本地化的微生物检测算法.方法 对微生物基因组进行分组,每次使用一组微生物基因组提取映射到其上的测序数据并滤除数据中的人类基因组数据,然后对序列进行拼接和拼接片段比对.如果根据比对结果检测出微生物种属则流程结束,否则使用下一组微生物基因组进行分析.若使用所有微生物基因组分析结束后仍未确定微生物种属,则滤除剩余的测序序列中的人类测序数据并进行拼接,拼接片段通过序列比对无法匹配到微生物基因组,则将这些拼接片段归为未知病原微生物的基因组片段.结果 利用新的检测算法对模拟数据和实际测序数据进行分析,以RINS作为对比.对于已知病原微生物,新算法的平均处理时间为75 min,RINS的平均处理时间为767 min,两个算法检测结果一致,新算法得到的拼接序列更长.对于未知病原微生物样本,新算法检测的平均处理时间为64 min,RINS的为584 min,新算法得到了较完整的原始序列.对于实测数据,新算法的平均处理时间为23 min,RINS的为68 min,检测结果一致.结论 本文实现的微生物检测算法能够对微生物进行准确、快速的检测,同时,新的检测算法可以发现未知的微生物并获取未知微生物的基因组片段.
-
2013年广西分离株H9N2亚型禽流感病毒全基因组特性分析
目的 对2013年从广西分离的H9N2亚型禽流感病毒进行全基因测序,并分析其基因组和遗传进化特性,为进一步研究H9N2禽流感病毒的致病机制提供科学依据. 方法 运用RT-PCR方法克隆广西分离株H9N2亚型禽流感病毒8个基因片段,进行全基因测序,对测序结果进行序列比对和遗传进化分析. 结果 序列比对分析表明,H9N2亚型分离株的HA序列裂解位点为RSSR↓ GLF,受体结合位点为YWTNKLY且发生Q226G和G228R双重位点突变,NA耐药相关位点发生3处突变(E119V,R292W和R294G),M2蛋白跨膜区存在S31N变异;编码内部蛋白的6个基因与同年H7N9亚型分离株相似度为90.9％～97.6％.其分子遗传进化关系属于欧亚种系,其中HA基因属于Y280亚系,M基因属于G1亚系,PB2基因属于Korea亚系,PB1、PA、NA、NP和NS属于SH/F/98亚系. 结论 2013年广西分离株是由4种不同H9N2亚型禽流感病毒亚系发生自然重排的产物,属于低致病性禽流感病毒,但对抗流感药物存在一定耐药性,故应加强对禽农场中H9N2病毒流行株变异趋势和传播风险的监测.
-
河北省人感染H7N9流感病例的流行病学调查与病原学分析
目的 调查河北省首例人感染H7N9流感的病毒来源并进行病原学分析,为防控人感染HTN9流感提供科学依据. 方法 采集与患者流行病学相关联的标本,提取RNA,应用Real-time RT-PCR方法检测病毒RNA;一步法RT-PCR扩增HTN9流感病毒基因HA和NA片段,测序并拼接基因组序列.下载GenBank公布的H7N9流感病毒的HA和NA序列,采用Mega 6.0软件对拼接序列进行序列比对并构建进化树,分析分离株H7N9与标本中检出的H7N9病毒序列同源性. 结果 河北省首例人感染H7N9流感病例于2013年7月20日确诊,患者发病前曾暴露与活禽市场.采集22份流行病相关标本,其中1份污水标本经检测甲型流感与H7亚型和N9亚型阳性,其余21份标本阴性.通过基因扩增测序,对其血凝素和神经氨酸酶基因进行比对和进化树构建,结果显示来源于病例和污水标本病毒的血凝素基因核苷酸和氨基酸同源性为100％,血凝素基因发生G186V和Q226L突变;神经氨酸酶基因核苷酸同源性为99.9％,氨基酸同源性为100％,未发生R292K突变.进化树显示二者亲缘关系近. 结论 河北省首例H7N9流感病例的感染可能与活禽市场环境暴露有关.该病例感染的病毒HA和NA基因与国内流行的H7N9流感病毒高度同源.
-
生物序列比对算法与图形硬件加速研究
探索准确、高效、低成本、通用性并存的生物序列比对方法.将点阵图算法、启发式算法等各种序列比对算法中准确性高的动态规划算法在计算机中实现,并通过流模型将其映射到图形硬件上,以实现算法加速；通过数据库比对搜索实例,进行比对时间和每秒百万次格点更新(MCUPS)性能值评测.结果表明,该加速算法在保证比对准确性的同时,能较大地提高比对速度.与目前快的启发式算法相比,比对平均加速为18倍,高加速可达28倍.
-
细菌进化中的基因横向转移
越来越多的证据表明,通过横向基因转移(lateral gene transfer, LGT)而获得外源DNA是细菌中的普遍现象,在很多情况下,有可能是细菌进化的关键因素[1-12].随着基因组序列信息的大量增加和基因芯片等基因组学技术的不断进步,人们已经能够追踪亲缘关系较近的细菌中某些基因的出现、消失与再现,从而探讨细菌基因组进化的一些基本规律.近年来这方面研究在沙门菌(Salmonella)属的细菌中多有报道[6,12-20].沙门菌属的细菌虽然在遗传上互相非常接近,但是在宿主和临床表现上可有很大差异,因此,特别适合于细菌基因组进化的研究.3株沙门菌的全基因组测序工作已经完成,还有一些目前正在测序之中(表1).通过序列比对就有可能找出LGT新获得的基因,并可发现不同的细菌在基因组整体水平上的差异.本文中,我们将简要地介绍沙门菌分类学的变迁及细菌基因组进化研究的新成果,然后以沙门菌为例集中探讨LGT,包括概述检测LGT的方法,后讨论LGT对进化的意义.
-
HBV前-S1蛋白结合蛋白大鼠同源基因的克隆化
目的:利用生物信息学(bioinformatics)技术克隆,鉴定人HBsAg前-S1蛋白结合蛋白(PSlBP)编码基因的同源基因.方法:人PSlBP由表达型cDNA文库的噬菌体展示技术筛选获得.以人的PSlBP的cDNA序列作为参照,对于美国国立卫生研究院(NIH)国立医学图书馆(NLM)生物工程信息学研究中心(NCBI)建立的核苷酸序列数据库GenBank,利用同源基因序列比对的在线分析软件BLASn进行同源基因序列的比对,发现新的来源于大鼠的同源基因.确定大鼠PSlBP的cDNA序列之后,对于大鼠PSlBP蛋白质一级结构序列与人和小鼠的PSlBP蛋白质一级结构序列的同源性进行分析.利用在线分析软件,对于大鼠PSlBP一级结构序列中潜在的修饰和功能位点进行初步的预测分析.结果:利用噬菌体展示技术获得了人的PSlBP的cDNA序列.以生物信息学技术确定了大鼠PSlBP的cDNA其编码产物的序列.大鼠PSlBP的cDNA由1 455 nt组成,编码产物由484aa组成.大鼠PS1BP蛋白质一级结构与人和小鼠PS1BP蛋白质一级结构的同源性分别为80.79%(391/484)和92.98%(450/484).利用在线分析软件,在大鼠PSlBP蛋白质一级结构中还发现了一系列潜在的蛋白质修饰结构位点.结论:大鼠PSlBP基因及其编码产物序列被确定.
-
青少年特发性脊柱侧凸疾病候选基因SH3GLl外显子序列比对分析
目的 通过对候选基因SH3GL1的核酸序列进行比对分析,确定其是否为青少年特发性脊柱侧凸(AIS)的致病基因.方法 采取以家系为基础的"病例同胞对"研究方案,提取基因组DNA,根据候选基因SH3GL1核酸序列,以10个外显子为重点设计引物对.进行PCR扩增、克隆和测序,用GeneTool软件对外显子测序结果进行序列比对分析,判断是否存在碱基变异,并进行蛋白质结构预测分析.结果 候选基因SH3GL1中的10个外显子成功地在AIS"同胞对"基因组DNA中得到扩增和克隆,且序列测定均取得阳性结果.通过比对分析,在SH3GL1的10个外显子中共发现12处碱基变异,分别位于第2(3处)、4、5(4处)、6、8和10(2处,非编码区)六个外显子上.其中先证者mRNA第515位碱基如果为T,则形成终止密码子,导致蛋白阅读框发生改变,蛋白质序列预测分析显示编码截短蛋白,从而影响蛋白质的一级结构.结论 SH3GL1是AIS的致病基因之一.
-
基于CUDA的BLASTN加速研究
目的 利用图形处理器(graphic processing unit,GPU)计算技术对广泛使用的生物信息学序列比对工具BLASTN加速,服务于新一代测序技术条件下海量生物序列数据分析任务.方法 采用计算统一设备架构(compute unified device architecture,CUDA)并行计算架构,从GPU多线程并行和多GPU并行两个维度,对核酸序列比对工具BLASTN的种子查找阶段和不允许空位延伸阶段进行并行加速.结果 基于CUDA的CUDA-BLASTN取得了显著的加速效果,与FSA-BLAST相比,采用单个Nvidia Tesla C2075显卡在以上两阶段取得了高达26.8倍的加速比,而且结果准确度没有降低.CUDA-BLASTN特别适合于中长查询序列对长序列数据库的比对任务.结论 利用GPU计算可在较大程度上加速序列比对过程,性价比较高,具有很好的应用前景.
-
局部序列比对算法及其并行加速研究进展
随着新一代测序技术的发展,传统的序列比对工具已无法满足测序产生的海量生物学数据分析处理的需求,研究如何利用新的计算技术加速序列比对过程具有十分重要的意义.本文回顾了常用的局部序列比对算法,介绍了基于并行计算原理的序列比对算法的加速优化策略和主要进展,详细说明了如何利用新的图形处理器(GPU)计算技术实现高性能的BLAST(basic local alignment search tool)比对算法.后,结合实际需求,提出和讨论了综合利用云计算和GPU 计算实现高性能、高能效的序列比对平台的研究思路.
-
Annexin A4-EGFP融合蛋白的表达纯化及其凋亡检测能力初探
膜联蛋白(annexin)是一类进化保守的多基因家族蛋白,可与细胞膜磷脂酰丝氨酸(phosphatidyl-serine,PS)结合,由于PS与许多重要疾病密切相关,具有作为药物发现新靶点的潜力,使得annexin具有良好的药物发现价值和新药研发前景.AnnexinA4(以下称A4)是膜联蛋白家族成员之一,参与多项细胞功能,如胞吐作用和凝血反应,所有这些功能与膜联蛋白可结合酸性磷脂的能力相关.目前对A4的功能尚不完全了解,获得足量的A4是深入了解A4的结构与功能的基础.为了克服传统从生物组织中提纯人源A4的方法得率不高,且较为复杂等问题,本文通过原核系统重组表达A4,以获取大量可溶性蛋白,探究其与PS的结合能力,为后续研究奠定基础.利用分子生物学的手段构建融合表达质粒pET28a-annexin A4-EGFP,大量表达、选用并比较了两种获取可溶性annexin A4-EGFP(以下称A4-EGFP)融合蛋白的纯化方法,同时检测A4-EGFP对凋亡细胞的识别能力.通过亲和层析纯化获得纯度为80％的A4-EGFP;而选用膜吸附纯化方式,终获得了纯度达90％的蛋白.流式细胞仪检测结果显示:A4-EGFP融合蛋白可识别和标记早期凋亡细胞,其与PS亲和力为79.58±11.68nmol·L-1,与A5-EGFP和PS的亲和力同处一个数量级.本文成功实现了A4-EGFP在原核体系中的高效可溶性表达,建立了简易、高效的分离纯化方法,获得了产率高达75.2 mg·L-1的A4-EGFP,为深入研究A4的功能及其潜在的应用奠定了基础.
-
国产与泰国薏苡仁DNA条形码的比较
目的:通过对国产薏苡仁和泰国薏苡仁四段DNA条形码序列的比较,探索两者的亲缘关系,为其基因型上的差别提供佐证.方法:采用聚合酶链式反应(PCR)扩增两种薏苡仁的ITS2、psbA-trnH、rbcL、matK和ITS四段保守基因,并对其PCR产物进行测序和比对.结果:四段基因的PCR扩增和测序成功率均为100％,且国产薏苡仁与泰国薏苡仁的四段基因序列无位点差异.结论:国产薏苡仁与泰国薏苡仁的亲缘关系极近,或可一定程度上替代国产薏苡仁.
-
39种动物HMGB1氨基酸序列比对分析
目的:确定不同动物高迁移率族蛋白B1在物种进化中的关系.方法:运用分子生物学工具软件Generous检索NCBI数据库HMGB1氨基酸序列,比对分析和构建进化树.结果:获得39种动物HMGB1序列,39种动物HMGB1氨基酸序列同源性45.7％,其中哺乳动物序列同源性99.3％.哺乳动物与血吸虫、丝虫、蚊、蜱以及原虫序列同源性分别为:80.2％、80.9％、81.8％、73.3％和53.6％.进化树基本反映了HMGB1与动物物种进化的关系.结论:动物物种间HMGB1具有保守性和高度同源性,在寄生虫与宿主关系中,寄生虫的HMGB1可能是促进宿主炎症反应的一个因素.
-
人与十种寄生虫HMGB1序列比对分析
目的:确定人与寄生虫高迁移率族蛋白B1 (HMGB1)的相似性关系.方法:运用分子生物学工具软件Generous检索NCBI数据库HMGB1氨基酸序列,比对分析寄生原虫、寄生丝虫和寄生吸虫的序列相似性以及氨基酸组成,比对分析人HMGB1炎症相关序列与10种寄生虫HMGB1的相似性.结果:3种寄生原虫、3种丝虫和4种吸虫的HMGB1序列位点一致性分别为69.2％、93.1％、68.3％;人HMGB1炎症相关序列与寄生虫HMGBl序列位点一致性50.7％.结论:人与寄生虫HMGBl序列同源,炎症相关序列与寄生虫HMGBl序列一致,人与寄生虫HMGBl促炎症作用可能存在构象和通路差异.
-
标准菌株和临床菌株oipA基因的检测及其核苷酸序列比对
目的:检测幽门螺杆菌标准菌株NCTC11637及临床分离菌株Hp1和Hp2的oipA基因,分析其核苷酸序列,比对其与国际标准菌株Hp 26695的同源性.方法:常规方法培养幽门螺杆菌,提取DNA,PCR法扩增oipA基因,检测其核苷酸序列,并比较其与Hp 26695的同源性.结果:NCTC11637及Hp1、Hp2均表达oipA基因.其核苷酸序列与Hp 26695比对,NCTC11637有48个突变位点、Hp1有48个突变位点、Hp2有50个突变位点,同源性均为94%.NCTC11637与Hp1的同源性为100%、与Hp2的同源性为97%.结论:NCTC11637、Hp1、Hp2均表达oipA基因,但不同菌株oipA基因的核苷酸序列有所不同.
-
中国狂犬病疫苗株CTN-1、PV-2061全基因组序列分析
目的 对中国狂犬病疫苗株CTN-1、PV-2061全基因组序列进行分析.方法 通过RT-PCR法获取CTN-1和PV-2061株主种子批的全基因组序列,与国内分离的全基因组序列进行比对,并对狂犬病病毒主要抗原进行比对分析.结果 CTN-1和PV-2061株具有较高的同源性,CTN-1株与我国街毒株的亲缘关系更近,符合作为疫苗候选株的要求.PV-2061株在氨基酸序列中具有独特的突变,推测与中和抗体的产生相关.结论 对中国狂犬病疫苗株CTN-1、PV-2061全基因组进行了多重比对,为研制安全高效的狂犬病疫苗奠定了理论基础.
-
MATLAB 7.X生物信息工具箱的应用——序列比对(二)
序列比对是基因序列分析中的一项重要工作.本文以人和鼠的基因为对象,介绍MATLAB 7.X生物信息工具箱中的序列比对方法,内容包括从数据库获取序列信息,查找序列的开放阅读框,将核苷酸序列转换为氨基酸序列,绘制比较两氨基酸序列的散点图,用Needleman-Wunsch算法和Smith-Waterman算法进行比对,以及计算两序列的同一性.
-
分枝杆菌临床分离株菌种的分子鉴定
目的 建立对临床分离分枝杆菌菌种快速、精确鉴定的方法学平台,了解分枝杆菌菌种的分布,为结核分枝杆菌(MTB)和非结核分枝杆菌(NTM)病临床精确诊断和有效治疗提供依据.方法 330株分枝杆菌分离株来自于2007年5月至2008年12月在哈尔滨市胸科医院诊断为结核病的住院患者.菌株灭活后提取基因组DNA,采用PCR方法,结合PCR-限制性片段长度多态性(RFLP)和DNA序列测定方法进行菌种精确鉴定.结果 330株临床分离菌株全部精确鉴定,其中328株[占99.4％(328/330)]为结核分枝杆菌复合群(MTBC),2株[占0.6％(2/330)]为NTM.328株MTBC中,MTB 326株、非洲分枝杆菌(M.African)1株、田鼠分枝杆菌(M.microti)1株,分别占MTBC的99.4％ (326/328)、0.3％(1/328)和0.3％(1/328).经测序和基因组同源性分析发现,2株NTM为胞内分枝杆菌(MAC),与MAC的同源性分别为99％和93％,2株菌之间的同源性为93％.结论 建立了临床分离分枝杆菌菌种快速鉴定的方法学平台,临床诊断为结核病的患者MTB比例占绝对优势,也发现有M.African、M.microti和NTM感染.
