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肠道菌群靶向干预:从传统方法到工程菌设计

Science Bulletin 2023年第12期68卷 1231-1234页

作者：左振强赵方庆 Beijing Institutes of Life Science Chinese Academy of SciencesBeijing 100101China Key Laboratory of Systems Biology Hangzhou Institute for Advanced StudyUniversity of Chinese Academy of SciencesHangzhou 310000China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China

The human gut is a complex ecosystem,inhabited by a diverse range of microorganisms,including bacteria,archaea,fungi,as well as viruses,collectively known as the gut *** microorganisms interact with each other and also with the host,performing multifaceted functions that support the host’s vital life activities[1].The gut microbiota exerts significant influence on numerous physiological processes in the host,including metabolism,immunomodulation,and regulation of nervous system[2,3].Research conducted over the past few decades has demonstrated the importance of maintaining a balanced intestinal microbiota for human *** of gut microbiota is usually associated with a variety of diseases,such as inflammatory bowel disease(IBD),obesity,diabetes,colorectal cancer,and cardiovascular,as well as neurological and psychiatric disorders,such as anxiety,depression,autism,and Parkinson’s disease[2,4].As our understanding of the gut microbiota continues to improve,conventional gut microbiota-targeted interventions or utilizing engineered bacteria as therapeutic carriers hold great promise in the treatment or alleviation of various intestinal and systemic diseases.

关键词： metabolism collective utilizing

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生物大数据可视化的现状及挑战

科学通报 2015年第5期60卷 547-557页

作者：周琳孔雷赵方庆中国科学院北京生命科学研究院计算生物学联合研究中心北京100101 北京大学生命科学学院北京100871

在过去的10年中,以基因组学、医学遗传学和神经信息学等为代表的生命科学各研究领域,以前所未有的增长趋势,积累了海量的数据信息.这些数据类型复杂、数量庞大,其中蕴含的价值更是不可估量.通过传统的处理手段,难以理清海量原始数据中... 详细信息

在过去的10年中,以基因组学、医学遗传学和神经信息学等为代表的生命科学各研究领域,以前所未有的增长趋势,积累了海量的数据信息.这些数据类型复杂、数量庞大,其中蕴含的价值更是不可估量.通过传统的处理手段,难以理清海量原始数据中错综复杂的关联信息.而针对生物大数据的可视化研究,将有利于科研人员对复杂数据进行多角度观察并获取有效信息.生物数据量越大,复杂性越高,可视化在生物有效信息挖掘方面发挥的作用就越大.本文通过例举若干生物机构中心现存的数据规模和数据增长速率,说明生物研究领域已进入大数据时代,然后由生物数据的组成特征及可视化的特点引出生物大数据可视化的重要性和必要性.本文总结了生命科学研究领域中不同类型生物大数据的可视化研究进展,最后讨论了目前生物大数据可视化所面临的挑战,并提出可能的解决方案.

关键词：大数据生物信息学可视化

孕期微生物组的时空模式及其与妊娠期综合征的联系

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Science Bulletin 2024年第9期69卷 1275-1285页

作者：肖力文周田左振强孙宁霞赵方庆 Beijing Institutes of Life Science Chinese Academy of SciencesBeijing 100101China Department of Reproductive Medicine Second Afﬁliated Hospital of Naval Medical UniversityShanghai 200003China Key Laboratory of Systems Biology Hangzhou Institute for Advanced StudyUniversity of Chinese Academy of SciencesHangzhou 310024China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China

The microbiome of females undergoes extensive remodeling during pregnancy, which is likely to have an impact on the health of both mothers and offspring. Nevertheless, large-scale integrated investigations characterizing microbiome dynamics across key body habitats are lacking. Here, we performed an extensive meta-analysis that compiles and analyzes microbiome profiles from >10,000 samples across the gut,vagina, and oral cavity of pregnant women from diverse geographical regions. We have unveiled unexpected variations in the taxonomic, functional, and ecological characteristics of microbial communities throughout the course of pregnancy. The gut microbiota showed distinct trajectories between Western and non-Western populations. The vagina microbiota exhibited fluctuating transitions at the genus level across gestation, while the oral microbiota remained relatively stable. We also identified distinctive microbial signatures associated with prevalent pregnancy-related disorders, including opposite variations in the oral and gut microbiota of patients with gestational diabetes and disrupted microbial networks in preterm birth. This study establishes a comprehensive atlas of the pregnancy microbiome by integrating multidimensional datasets and offers foundational insights into the intricate interplay between microbes and host factors that underlie reproductive health.

关键词： Pregnancy microbiome Data integration Spatiotemporal patterns Microbial biomarkers

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转化生物信息学研究前沿及挑战

遗传 2015年第7期37卷 619-620页

作者：赵方庆方向东李亦学中国科学院北京生命科学研究院北京100101 中国科学院北京基因组研究所北京100101 中国科学院上海生命科学研究院生物信息中心上海200031

得益于高通量测序技术的长足发展,基因组、表观组和转录组等组学数据呈现出了爆炸式的增长,并且这一趋势将随着技术的发展而进一步延续。目前,全世界每年的生物数据产生总量已经高达EB级。如此海量的数据为我们深入了解生物学过程、疾... 详细信息

得益于高通量测序技术的长足发展,基因组、表观组和转录组等组学数据呈现出了爆炸式的增长,并且这一趋势将随着技术的发展而进一步延续。目前,全世界每年的生物数据产生总量已经高达EB级。如此海量的数据为我们深入了解生物学过程、疾病机理等多方面提供了前所未有的机遇。与此同时,生命科学研究领域的数据分析的挑战也日益严峻,多种不同维度数据的整合分析又使得这一挑战的形势更加急迫和严峻。

关键词：生物信息学生物数据学科基础知识测序技术数据分析通信工程计算机科学基因组学产生总量生命科学

孕期微生物:解密母体微生态,为母婴健康保驾护航

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科学通报 2024年第17期69卷 2321-2323页

作者：肖力文周田左振强孙宁霞赵方庆中国科学院北京生命科学研究院北京100101 海军军医大学第二附属医院生殖医学中心上海200003 中国科学院大学杭州高等研究院系统生物学重点实验室杭州310024 中国科学院大学北京100049

怀孕是女性生命中的一段重要时光,是每位准妈妈生命中的一段特殊旅程,它不仅伴随着母亲身体的巨大变化,还涉及母亲微生物组在体内的复杂互动[1,2].微生物组是指生活在我们身体内外的微小生物的总体,包括细菌、真菌和病毒等.这些微生物... 详细信息

怀孕是女性生命中的一段重要时光,是每位准妈妈生命中的一段特殊旅程,它不仅伴随着母亲身体的巨大变化,还涉及母亲微生物组在体内的复杂互动[1,2].微生物组是指生活在我们身体内外的微小生物的总体,包括细菌、真菌和病毒等.这些微生物在我们的身体中扮演着关键的角色,影响着我们的健康和疾病的发生发展[3,4].孕期女性体内存在着庞大而复杂的微生物群落.这一群落包括了肠道、阴道和口腔等多个部位的微生物,它们与孕妇的健康和胎儿的发育息息相关[5,6].

关键词：微生物组女性生命微生物群落母婴健康微生态准妈妈

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海洋蓝藻基因组学研究

海洋科学 2007年第6期31卷 79-86页

作者：赵方庆梁成伟秦松中国科学院海洋研究所山东青岛266071

1994年,日本Kazusa实验室首先启动了淡水蓝藻***6803的基因组计划,并于1996年完成基因组测序的工作。***6803基因组大小为3.57 Mb,共有3 168个基因,是目前研究最多也最为透彻的蓝藻基因组。除此之外,美国能源部下属的联合基因组研究所(J... 详细信息

1994年,日本Kazusa实验室首先启动了淡水蓝藻***6803的基因组计划,并于1996年完成基因组测序的工作。***6803基因组大小为3.57 Mb,共有3 168个基因,是目前研究最多也最为透彻的蓝藻基因组。除此之外,美国能源部下属的联合基因组研究所(JointGe

关键词：基因组学蓝藻海洋基因组计划基因组测序基因组大小实验室 sp

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数据与智能驱动的前沿组学及分析技术

遗传 2024年第10期46卷 757-759页

作者：赵方庆崔庆华何顺民杜茁中国科学院动物研究所北京100101 北京大学基础医学院北京100083 中国科学院生物物理研究所北京100101 中国科学院遗传与发育生物学研究所北京100101

随着高通量测序技术的飞速发展,人们对生物体内各种分子层次的变化有了更深入的认识。尤其是以组学分析为代表的高通量研究技术的迅速发展和广泛应用,不仅大大推动了基因组学、转录组学、蛋白质组学等多组学研究的进展,也在疾病的诊断... 详细信息

随着高通量测序技术的飞速发展,人们对生物体内各种分子层次的变化有了更深入的认识。尤其是以组学分析为代表的高通量研究技术的迅速发展和广泛应用,不仅大大推动了基因组学、转录组学、蛋白质组学等多组学研究的进展,也在疾病的诊断、治疗和预防等方面展现了巨大的潜力。同时由其产生的多种类型的生物大数据,也引发着大数据驱动的生命科学研究范式变革,催生了生命科学出现多个前沿新领域和发展新趋势。

关键词：高通量测序技术生命科学智能驱动基因组学转录组学分子层次大数据驱动蛋白质组学

Evidence for Positive Darwinian Selection of Vip Gene in Bacillus thuringiensis

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Journal of Genetics and Genomics 2007年第7期34卷 649-660页

作者：吴金雨赵方庆白洁邓刚秦松包其郁温州医学院生物医学信息研究所/浙江省医学遗传学重点实验室温州325000 中国科学院海洋研究所中国科学院青岛266071

Vegetative insecticidal proteins （VIPs）, produced during the vegetative stage of their growth in Bacillus thuringiensis, are a group of insecticidal proteins and represent the second generation of insecticidal trans-genes that will complement the novel δendotoxins in future. Fewer structural and functional relationships of Vip proteins are known in comparison with those of δ-endotoxins. In this study, both the maximum-likelihood methods and the maximum parsimony based sliding window analysis were used to evaluate the molecular evolution of Vip proteins. As a result, strong evidence was found that Vip proteins are subject to the high rates of positive selection, and 16 sites are identified to be under positive selection using the Bayes Empirical Bayesian method. Interestingly, all these positively selected sites are located from site-705 to site-809 in the C-terminus of the Vip proteins. Most of these sites are exposed and clustered in the loop regions when mapped onto its computational predicted secondary tertiary and a part of the tertiary structure. It has been postulated that the high divergence in the C-terminal of Vip proteins may not result from the lack of functional constraints, but rather from the rapid mutation to adapt their targeted insects, driven by positive selection. The potential positive selection pressures may be an attempt to adapt for the ＂arm race＂ between Vip proteins and the targeted insects, or to enlarge their target＇s host range. Sites identified to be under positive selection may be related to the insect host range, which may shed a light on the investigation of the Vip proteins＇ structural and functional relationships.

关键词： Bacillus thuringiensis positive selection sliding window maximum likelihood Vip proteins

雨生红球藻八氢番茄红素合成酶基因的克隆及表征(英文)

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生物化学与生物物理进展 2006年第9期33卷 854-860页

作者：梁成伟赵方庆秦松檀琮萍魏炜孟春晓中国科学院海洋研究所

雨生红球藻是一种单细胞绿藻,在多种逆境胁迫条件下能够大量合成并迅速积累虾青素,其积累量最高可达细胞干重的4%,从而成为目前最理想的天然虾青素合成工具.八氢番茄红素合成酶(PSY)是虾青素合成途径中第一个限速酶.分离了八氢番茄红素... 详细信息

雨生红球藻是一种单细胞绿藻,在多种逆境胁迫条件下能够大量合成并迅速积累虾青素,其积累量最高可达细胞干重的4%,从而成为目前最理想的天然虾青素合成工具.八氢番茄红素合成酶(PSY)是虾青素合成途径中第一个限速酶.分离了八氢番茄红素合成酶基因(psy)的全长cDNA及基因组DNA.其全长cDNA包括1200个碱基,编码400个氨基酸,基因组DNA包括5个外显子,4个内含子.系统发育分析结果显示,绿藻的八氢番茄红素合成酶基因形成一个进化枝,它们与高等植物的psy亲缘关系比较近.通过GenomeWalking的方法,分离了psy基因约1kb的5′侧翼序列.将含有TATA-box和CAAT-box的297bp的序列与LacZ报告基因构成嵌合的表达载体,用基因枪法转化雨生红球藻.lacZ的瞬间表达检测结果表明,这段上游序列能够驱动lacZ表达,具有启动子活性.

关键词：雨生红球藻八氢番茄红素合成酶 5’侧翼序列系统发育分析启动子