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Broadening environmental research in the era of accurate protein structure determination and predictions

Frontiers of Environmental Science & Engineering 2024年第7期18卷 169-178页

作者： Mingda Zhou Tong wang Ke Xu Han wang Zibin Li Wei-xian Zhang yayi wang State Key Laboratory of Pollution Control and Resources Reuse Shanghai Institute of Pollution Control and Ecological SecurityCollege of Environmental Science and EngineeringTongji UniversityShanghai 200092China Translational Research Institute of Brain and Brain-Like Intelligence Shanghai Fourth People's HospitalSchool of MedicineTongji UniversityShanghai 200434China

The deep-learning protein structure prediction method AlphaFold2 has garnered enormous attention beyond the realm of structural biology,for its groundbreaking contribution to solving the"protein foiding problem"In this perspective,we explore the connection between protein structure studies and environmental research,delving into the potential for addressing specific environmental *** are promising for environmental applications because of the functional diversity endowed by their structural ***,structural studies on proteins with environmental significance remain ***,we present the opportunity to study proteins by advancing experimental determination and deep-learning prediction ***,the latest progress in environmental research via cryogenic electron microscopy is *** allows us to determine the structure of protein complexes in their native state within cells at molecular resolution,revealing environmentally-associated structural *** the remarkable advancements in computational power and experimental resolution,the study of protein structure and dynamics has reached unprecedented depth and *** advancements will undoubtedly accelerate the establishment of comprehensive environmental protein structural and functional *** opportunities for protein engineering exist to enable innovative solutions for environmental applications,such as the degradation of persistent contaminants,and the recovery of valuable metals as well as rare earth elements.

关键词： Environmental proteins Protein structure Cryogenic electron microscopy Protein structure prediction Protein engineering Artificial Intelligence

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电化学氧化技术在MBR中的膜污染控制研究与应用进展

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哈尔滨工业大学学报 2024年第10期56卷 127-135页

作者：倪凌峰王沛芳王亚宜河海大学环境学院南京210098 浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室(河海大学) 南京210098 同济大学环境科学与工程学院上海200092 污染控制与资源化研究国家重点实验室(同济大学) 上海200092

膜生物反应器(MBR)已发展成为高效且成熟的市政和工业污水处理技术,基于MBR建成并投产的污水处理厂数量持续增加且规模不断扩大,但膜污染仍是MBR进一步推广和应用的瓶颈,开发高效率、低成本的膜污染控制方法是领域内的研究热点。作为一... 详细信息

膜生物反应器(MBR)已发展成为高效且成熟的市政和工业污水处理技术,基于MBR建成并投产的污水处理厂数量持续增加且规模不断扩大,但膜污染仍是MBR进一步推广和应用的瓶颈,开发高效率、低成本的膜污染控制方法是领域内的研究热点。作为一种典型的高级氧化工艺,电化学氧化(electrochemical oxidation,EO)在水环境中具有突出的净污和杀菌能力,可同步实现膜表面污染物的降解和细菌的灭活,在MBR中展现出巨大的抗膜污染潜力。近年来,基于EO的膜污染控制技术蓬勃发展,促进了MBR抗膜污染方法的创新,并引发了对抗膜污染机制的新思考。为了紧跟MBR快速发展的步伐,迫切需要对EO在MBR中膜污染控制的研究和应用进行全面总结和讨论。介绍了EO的工作原理并分析了电化学氧化MBR(eMBR)中产生活性氧自由基并抑制膜污染的多种途径;根据国内外的最新研究进展,从电极装载方式、电极与滤膜的结合方式、电极的制备材料等角度系统讨论了eMBR的运行模式和抗膜污染效果;总结了EO抑制膜污染的影响因素及其实际应用的现存挑战;对eMBR的未来研究进行了展望,对其进一步优化与创新提出了建议。

关键词：膜生物反应器电化学氧化膜污染控制抗污染机制污染物降解

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基于贝叶斯方法与季节性动力学模型的中国肺结核发病数预测与防控措施评估

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中华疾病控制杂志 2024年第4期28卷 373-380页

作者：李佩吉王雅怡戴萌萌刘颖博中国药科大学理学院生物统计系南京211100

目的考虑肺结核发病的季节周期性,构建动力学模型,拟合并预测中国肺结核月发病数,为相关部门优化防控措施提供参考依据。方法首先,基于季节性分解(seasonal-trend decomposition using loess,STL)模型和易感者-接种者-早期潜伏者-晚期... 详细信息

目的考虑肺结核发病的季节周期性,构建动力学模型,拟合并预测中国肺结核月发病数,为相关部门优化防控措施提供参考依据。方法首先,基于季节性分解(seasonal-trend decomposition using loess,STL)模型和易感者-接种者-早期潜伏者-晚期潜伏者-感染者-治疗者(susceptible-vaccinated-early latent-late latent-infected-treated,SVELIT)模型,建立STL-SVELIT动力学模型。然后,利用2017―2021年的中国肺结核月发病数拟合模型,通过贝叶斯框架对参数进行估计,并计算模型的基本再生数(basic reproduction number,R0)。最后,预测中国肺结核发病的流行趋势。在措施评估方面,基于R0的敏感性分析来模拟肺结核的防控措施。具体来说,通过降低疾病传播系数β、早期和晚期潜伏人群向活动性肺结核患者的进展速率θ1和θ2以及出现症状的比例p3,评价不同肺结核防控措施效果。结果基于2017―2021年肺结核月发病数、利用STL-SVELIT模型STL-SVELIT模型拟合的平均绝对百分比误差(meanabsolute percentage error,MAPE)=4.30%,预测2022年1月―2023年5月肺结核月发病数时MAPE=6.57%,具有良好的拟合效果和预测精度。估计R0=2.076,表明肺结核在中国仍然流行。模拟结果显示,参数β降低75.00%时,预测2035年中国肺结核发病率为29.1/10万;参数θ1、θ2同时降低75.00%时,预测2035年中国肺结核发病率为25.4/10万;参数β、θ1、θ2和p3同时降低75.00%时,预测2035年中国肺结核发病率为11.1/10万。结论降低疾病传播系数和潜伏期进展速率对控制肺结核疫情有效,但需要综合多种措施才能实现世界卫生组织提出到2035年的控制目标(发病率低于10.0/10万)。

关键词：肺结核季节性分解传播动力学模型贝叶斯理论预测与评估

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基于数据挖掘对我国运动营养发展的规律分析

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食品安全导刊 2024年第2期 126-131,153页

作者：王雅一四川体育职业学院四川成都610043

目的:采用数据挖掘方法分析我国运动营养发展规律,为我国运动营养的研究趋势提供基础参考。方法:检索中国知网数据库关于1984—2023年的运动营养发表文献,获得935篇学术论文,采用CiteSpace6.1.R2软件对发文量、研究机构、研究作者、关... 详细信息

目的:采用数据挖掘方法分析我国运动营养发展规律,为我国运动营养的研究趋势提供基础参考。方法:检索中国知网数据库关于1984—2023年的运动营养发表文献,获得935篇学术论文,采用CiteSpace6.1.R2软件对发文量、研究机构、研究作者、关键词进行可视化分析。结果:我国运动营养的发展呈渐进式,研究机构较为单一,研究热点以膳食营养和体育科学相结合,研究趋势是营养补给为主的应用型研究。结论:我国运动营养以膳食营养为热点,运动营养补剂的多元化创新型研究是未来的发展趋势,整体是从基础研究朝着应用型研究方向发展。

关键词： CiteSpace 运动营养可视化分析知识图谱

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基于PCA-GTWR模型的中国肺结核发病率影响因素时空异质性研究

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中国基层医药 2024年第5期31卷 753-759页

作者：戴萌萌王雅怡李佩吉刘颖博中国药科大学理学院生物统计系南京211198

目的研究肺结核发病率及其宏观影响因素在中国的时空异质性,为相关部门制订防控政策提供参考。方法由于影响因素的复杂性,结合主成分分析(PCA)和时空地理加权回归(GTWR),提出一种新的方法分析肺结核影响因素的时空异质性。使用2010—201... 详细信息

目的研究肺结核发病率及其宏观影响因素在中国的时空异质性,为相关部门制订防控政策提供参考。方法由于影响因素的复杂性,结合主成分分析(PCA)和时空地理加权回归(GTWR),提出一种新的方法分析肺结核影响因素的时空异质性。使用2010—2019年我国31个省、市、自治区(港澳台地区除外)肺结核发病率与地区生产总值(二级指标)等数据,建立宏观影响因素指标体系,21个二级指标PCA得分量化,确定综合经济、医疗保障、文教交运、资源环境4项一级指标。由此构建主成分-最小二乘(PCA-OLS)模型、主成分-地理加权回归(PCA-GWR)模型、主成分-时空地理加权(PCA-GTWR)模型。结果3个模型均通过F检验,F值分别为58.74、196.62、1202.90,均P<0.05,即一级指标对肺结核发病率的影响具有统计学意义。PCA-GTWR模型的均方误差(0.01)、平均绝对误差(0.08)、平均绝对百分比误差(0.02)、更正的赤池信息(-358.76)均低于PCA-OLS的0.13、0.28、0.07、258.38和PCA-GWR的0.06、0.15、0.03、23.41,确定系数(0.95)高于PCA-OLS的0.44和PCA-GWR的0.77,表明其拟合优度表现最好。同时PCA-GTWR模型回归系数分布图表明综合经济、医疗保障、文教交运、资源环境对肺结核的发病率有显著的时空异质性。结论应综合考虑多种因素因地制宜制定详细全面的防控措施,做好肺结核防治工作。

关键词：结核,肺发病率影响因素分析主成分分析时空分析

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不同成熟果色辣椒中PSY1基因的差异表达分析

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华北农学报 2024年第3期39卷 15-24页

作者：陶功臣马玉杰文军琴王亚艺李全辉青海大学农林科学院青海省高原种质资源研究与利用实验室青海西宁810016

为了研究PSY1基因在辣椒不同成熟果色形成过程中的作用机理,以Y15016、Y15016-2、SP01、SP02、Z1为材料,克隆PSY1基因并进行时空表达分析,结合部分生物信息学方法,对PSY蛋白功能性质及辣椒不同果色材料中PSY1基因的表达情况进行研究分... 详细信息

为了研究PSY1基因在辣椒不同成熟果色形成过程中的作用机理,以Y15016、Y15016-2、SP01、SP02、Z1为材料,克隆PSY1基因并进行时空表达分析,结合部分生物信息学方法,对PSY蛋白功能性质及辣椒不同果色材料中PSY1基因的表达情况进行研究分析。结果表明:5个品种辣椒中均能克隆到PSY1全长基因,且序列无差异;基因结构分析表明,辣椒PSY1基因包含6个外显子、5个内含子,全长为2 844 bp,其CDS全长为1 260 bp,编码419个氨基酸。序列比对和进化树分析表明,辣椒PSY蛋白与同科的番茄、烟草同源PSY蛋白在亲缘关系上最为接近。qRT-PCR分析结果显示:PSY1基因在试验选用的5个品种辣椒根、茎、叶、花组织中均显示表达,在根组织中表达量最低,叶组织中的表达量最高;在橙色突变体Y15016-2的表达量总体高于其在野生型Y15016中的表达量,而在黄色突变体SP02中,其表达量明显低于野生型SP01;在果实不同发育阶段,PSY1基因除Ⅲ期表达有所降低外,其表达量随果实发育总体呈现上升趋势,且在不同果色材料的成熟期(Ⅳ—Ⅴ期)达到最大值。PSY1基因启动子分析结果显示,供试材料中其序列未见差异。结果表明,在不同果色辣椒的果色形成过程中,PSY1基因的差异表达可能起到了较为重要的作用。

关键词：辣椒八氢番茄红素合成酶类胡萝卜素代谢途径基因克隆基因表达

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Characterization of CANON reactor performance and microbial community shifts with elevated COD/N ratios under a continuous aeration mode

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Frontiers of Environmental Science & Engineering 2019年第1期13卷 73-85页

作者： Yao Zhang yayi wang Yuan Yan Haicheng Han Min Wu State Key Laboratory of Pollution Control and Resources Reuse Shanghai Institute of Pollution Control and Ecological Security College of Environmental Science and Engineering Tongji University Shanghai 200092 China

The effects of increasing COD/N on nitrogen removal performance and microbial structure were investigated in a SBR adopting a completely autotrophic nitrogen removal over nitrite process with a continuous aeration mode (DO at approximately 0.15-0.2 mg/L). As the COD/N increased from 0.1 to W0.59, the nitrogen removal efficiency QMRE) increased from 88.7% to 95.5%;while at COD/N ratios of 0.59-0.82, the NRE remained at 90.7%-95.5%. As the COD/N increased from 0.82 to 1.07, the NRE decreased continuously until reaching 60.1%. Nitrosomonas sp.(AOB) and Candidatus Jet tenia (anammox bacteria) were the main functional genera in the SBR. As the COD/N increased from 0.10 to 1.07, the relative abundance of Nitrosomonas decreased from 13.4% to 2.0%, while that of Candidatus Jettenia decreased from 35% to 9.9% with COD/N < 0.82 then increased to 45.4% at a COD/N of 1.07. Aerobic heterotrophic bacteria outcompeted AOB at high COD loadings (650 mg/L) because of oxygen competition, which ultimately led to deteriorated nitrogen removal pertormance.

关键词： CANON process COD/N ratio Anammox Ammonia oxidizing bacteria Aerobic heterotrophic bacteria

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The Expression and Location of Midkine in Gastric Carcinomas of Chinese Patients

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Cellular & Molecular Immunology 2007年第2期4卷 135-140页

作者： Yaling Huang Guochun Cao Hui wang Qingling wang yayi Hou Immunology and Reproduction Biology Lab Medical School ＆ State Key Laboratory of Pharmaceutical Biotechnology Nanjing University Nanjing 210093 China

Midkine （MK）, a heparin-binding growth factor, can regulate cell growth, survival and differentiation. MK is expressed at high levels in a variety of human carcinomas. Recently, the urine and serum MK concentration was analyzed in gastric cancer patient. However, the association of the cytokine mRNA expression with the categorical clinicopathological variables of the tumors and the location of its protein expression in the tumor tissues are still elusive. MK mRNA expression from the surgically resected specimens of healthy gastric tissues （9 cases）, gastric cancer tissues and the matched non-cancerons tissues adjacent to the cancer （37 cases） were assessed by reverse transcriptase-polymerase chain reaction （RT-PCR） and real-time PCR. Immunohistochemical analysis was performed to locate MK in gastric cancer. The expression of MK mRNA in gastric cancer was much higher in tumor tissues than that in the non-cancerons tissues and control tissue samples. And its expression was significantly associated with the pTNM stage and distant metastasis, but not with the differentiation grade, tumor size and nodal involvement. MK protein was ubiquitous in the tumor, especially in the adenoid part of tumors. In addition, it was found in the cytoplasm of tumor cells and highly concentrated in nucleus and nucleolns. The expression level and location of MK in gastric tumor tissues of Chinese Patients may be related to the tumor genesis and progression. Further study is necessary on the mechanism of MK in gastric tumorigenesis and tumor growth.

关键词： midkine gastric cancer RT-PCR real-time PCR immunohistochemical analysis

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Short-term effects of excessive anaerobic reaction time on anaerobic metabolism of denitrifying polyphosphate- accumulating organisms linked to phosphorus removal and N20 production

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Frontiers of Environmental Science & Engineering 2013年第4期7卷 616-624页

作者： Gang GUO yayi wang Chong wang Hong wang Mianli PAN Shaowei CHEN State Key Laboratory of Pollution Control and Resources Reuse College of Environmental Science and Engineering Tongji University Shanghai 200092 China Shanghai Institute of Pharmaceutical Industry Shanghai 200040 China

The short-term effect of anaerobic reaction time （AnRT）（i.e., 90, 120 and 150 min） on the denitrifying phosphorus （P） removal performance and N20 production was examined using a denitrifying enhanced biologic phosphorus removal （EBPR） sludge acclimatized with mixed acetate （HAc） and propionate （Pro）（in the molar ratio 3 ： 1） as carbon sources. The results showed that when the AnRT was prolonged from 90 to 150 rain, the anaerobic polyhydroxyalkanoate （PHA） synthesis was decreased by 15.3%. Moreover, the ineffective PHA consumption occurred in anaerobic phases and contributed to an increased NO2-N accumulation and higher flee nitrous acid （FNA） concentrations （〉t0.001-0.0011 mg HNO2-N/L） in the subsequent anoxic phases, causing a severe inhibition on anoxic P-uptake and denitrification. Accordingly, the total nitrogen （TN） and total phosphorus （TP） removal efficiencies dropped by approximately 6.3% and 85.5%, respectively; and the ratio of anoxic NzO-N production to TN removal increased by approximately 3.8%. The fluorescence in situ hybridization （FISH） analysis revealed that the sludge was mainly dominated by Accumulibacter （62.0% （SEmean = 1.5%））. In conclu- sion, the short-term excessive anaerobic reaction time negatively impacted denitrifying P removal performance and stimulated more NzQ production, and its effect on P removal was more obvious than that on nitrogen removal.

关键词： Denitrifying phosphorus removal anaerobic

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Enzymatic nitrous oxide emissions from wastewater treatment

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Frontiers of Environmental Science & Engineering 2018年第1期12卷 113-124页

作者： Gang Guo yayi wang Tianwei Hao Di Wu Guang-Hao Chen Department of Civil ＆ Environmental Engineering The Hong Kong University of Science and Technology Hong Kong 999077 China State Key Laboratory of Pollution Control and Resources Reuse College of Environmental Science and Engineering Tongji University Shanghai 200092 China Institute for Advanced Study The Hong Kong University of Science and Technology Hong Kong 999077 China Hong Kong Branch of the Chinese National Engineering Research Center for Control ＆ Treatment of Heavy Metal Pollution The Hong Kong University of Science and Technology Hong Kong 999077 China Wastewater Treatment Laboratory FYT Graduate School The Hong Kong University of Science and Technology Guangzhou 511458 China

Nitrous oxide （N20）, a potent greenhouse gas, is emitted during nitrogen rernoval in wastewater treatment, significantly contributing to greenhouse effect. Nitrogen removal generally involves nitrification and denitrification catalyzed by specific enzymes. N20 production and consumption vary considerably in response to specific enzyme-catalyzed nitrogen imbalances, but the mechanisms are not yet completely understood. Studying the regulation of related enzymes＂ activity is essential to minimize N20 emissions during wastewater treatment. This paper aims to review the poorly understood related enzymes that most commonly involved in producing and consuming N20 in terms of their nature, structure and catalytic mechanisms. The pathways of N20 emission during wastewater treatment are briefly introduced. The key environmental factors influencing N20 emission through regulatory enzymes are summarized and the enzyme-based mechanisms are revealed. Several enzyme- based techniques for mitigating N20 emissions directly or indirectly are proposed. Finally, areas for further research on N20 release during wastewater treatment are discussed.

关键词： Nitrous oxideMitigationEnzyme catalysisNitrogen removalWastewater treatment

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