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芽殖酵母细胞周期过程不同时期的定量观测

北京大学学报（自然科学版） 2019年第4期55卷 609-614页

作者：张志温李方廷北京大学物理学院北京大学定量生物学中心

在芽殖酵母中构建CDC10-mCherry和SPC42-mCherry荧光蛋白,作为酵母细胞周期不同时期的报告系统。根据酵母细胞中芽环(CDC10-mCherry)的产生和消失以及纺锤体极体(SPC42-mCherry)的复制和分离,可以测量细胞周期中G1期、S期、EarlyM期和La... 详细信息

在芽殖酵母中构建CDC10-mCherry和SPC42-mCherry荧光蛋白,作为酵母细胞周期不同时期的报告系统。根据酵母细胞中芽环(CDC10-mCherry)的产生和消失以及纺锤体极体(SPC42-mCherry)的复制和分离,可以测量细胞周期中G1期、S期、EarlyM期和LateM期的时间长度。在此报告系统的基础上,分别构建S期细胞周期蛋白CLB5-GFP和M期细胞周期蛋白CLB2-GFP菌株,实现单细胞观测,检验报告系统工作的稳定性和准确性。该报告系统可作为研究酵母细胞周期不同时期时间长度等定量生物学问题的背景菌株。

关键词：芽殖酵母单细胞观测细胞周期时间标记

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构建复杂系统的解景观

计算数学 2023年第3期45卷 267-283页

作者：张磊北京大学北京国际数学研究中心定量生物学中心国际机器学习中心

很多交叉科学的实际问题在数学上都可以被归为求解具有多个变量的非线性函数或泛函的极小值问题,如何有效地寻找其能量景观的全局极小和如何找到不同极小之间的关系是计算数学领域两个长久以来尚未解决的重要科学问题.本文着重介绍近年... 详细信息

很多交叉科学的实际问题在数学上都可以被归为求解具有多个变量的非线性函数或泛函的极小值问题,如何有效地寻找其能量景观的全局极小和如何找到不同极小之间的关系是计算数学领域两个长久以来尚未解决的重要科学问题.本文着重介绍近年来提出的“解景观”概念和方法.我们将回顾解景观的概念、构建解景观的鞍点动力学方法、以及解景观在液晶和准晶方面的应用.

关键词：能量景观解景观鞍点动力学液晶准晶

肠道病毒组学数据挖掘与分析方法的进展及挑战

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中国科学：生命科学 2023年第5期53卷 647-659页

作者：江小青李墨尹衡闯郭倩谭洁吴姝芳王春晖朱怀球北京大学未来技术学院生物医学工程系北京大学定量生物学中心北京100871

肠道病毒对肠道微生物群系的种群结构、细菌性状乃至人体健康都有十分重要的影响,但相比肠道细菌,人们对其的研究和了解仍然很缺乏.高通量测序技术以及机器学习、深度学习等方法的快速发展,为从组学途径深入研究肠道病毒提供了契机.本... 详细信息

肠道病毒对肠道微生物群系的种群结构、细菌性状乃至人体健康都有十分重要的影响,但相比肠道细菌,人们对其的研究和了解仍然很缺乏.高通量测序技术以及机器学习、深度学习等方法的快速发展,为从组学途径深入研究肠道病毒提供了契机.本文针对当前肠道病毒组学领域以噬菌体、真核病毒等为对象的高通量数据,总结并分析了近年来数据挖掘和分析的共性方法和技术的发展,梳理了一系列相关的生物信息学方法和技术,其中大多适用于基于宏基因组或宏病毒组两种策略的病毒组学分析.同时,针对目前实际生物学问题和临床问题的复杂性,人工智能方法在生物信息学领域的广泛运用,以及未来三代测序技术可能的广泛使用,讨论了病毒组学数据挖掘与数据分析方法面临的问题和挑战.

关键词：肠道病毒组宏基因组组学分析数据挖掘

磁受体蛋白MagR的发现和动物迁徙导航的分子机理

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科技导报 2016年第13期34卷 67-69页

作者：曾维倩北京大学定量生物学中心北京100871

中国科协生命科学学会联合体：生物能否感知及如何感受地球磁场的存在是生命科学中的未解之谜。北京大学谢灿实验室及合作者发现普遍存在于动物中的磁受体基因,其编码的磁受体蛋白Mag R具备内源磁性,能识别外界磁场,据此提出一个新的＂... 详细信息

中国科协生命科学学会联合体：生物能否感知及如何感受地球磁场的存在是生命科学中的未解之谜。北京大学谢灿实验室及合作者发现普遍存在于动物中的磁受体基因,其编码的磁受体蛋白Mag R具备内源磁性,能识别外界磁场,据此提出一个新的＂生物指南针＂分子模型。

关键词：动物迁徙 MagR 受体蛋白外界磁场科学学会分子模型生命科学中国科协蛋白质复合物蛋白质相互作用

前列腺癌的演化动力学模型以及治疗策略的优化

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北京大学学报（自然科学版） 2019年第6期55卷 987-994页

作者：高鑫史书毓李方廷北京大学物理学院北京100871 北京大学第三医院北京100191 北京大学定量生物学中心北京100871

前列腺癌是男性常见的恶性肿瘤。临床上常用的干扰雄激素的治疗药物是阿比特龙,但长期高剂量的阿比特龙治疗常导致患者前列腺肿瘤细胞进化至药物抵抗。为了揭示前列腺癌发展的动力学机制,本文引入给药剂量因素,建立二变量的肿瘤演化定... 详细信息

前列腺癌是男性常见的恶性肿瘤。临床上常用的干扰雄激素的治疗药物是阿比特龙,但长期高剂量的阿比特龙治疗常导致患者前列腺肿瘤细胞进化至药物抵抗。为了揭示前列腺癌发展的动力学机制,本文引入给药剂量因素,建立二变量的肿瘤演化定量模型。通过分析固定给药和适应性给药策略的动力学性质,并绘制势能景观图,从动力学角度展示适应性给药策略的优势,揭示高剂量药物导致体系演化为不可逆药物抵抗状态的动力学机理。此外还构建治疗策略的评分体系,以便优化治疗策略。

关键词：前列腺癌阿比特龙药物抵抗动力学模型策略优化

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基于信号网络的功能细胞设计

生物工程学报 2017年第3期33卷 386-392页

作者：鞠见齐魏平北京大学定量前沿交叉学科研究院定量生物学中心北京大学生命科学学院

细胞信号网络是细胞应对环境变化、调控细胞功能以及决定细胞命运的中央处理器。运用合成生物学方法,人工设计细胞信号网络对于"细胞机器"的构建具有重要作用。信号网络通过编码定量的动力学信号,能够在多个维度对细胞工程中的多个子功... 详细信息

细胞信号网络是细胞应对环境变化、调控细胞功能以及决定细胞命运的中央处理器。运用合成生物学方法,人工设计细胞信号网络对于"细胞机器"的构建具有重要作用。信号网络通过编码定量的动力学信号,能够在多个维度对细胞工程中的多个子功能单元进行调控。本文介绍了天然信号网络的动力学功能的研究进展,阐述了基于信号网络的功能蛋白质设计的合成生物学相关的方法和思路,并展望了信号网络在下一代合成生物学中的战略意义。

关键词：生物网络信号回路信号动力学合成生物学细胞工程

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小角X射线散射测量高分子薄膜亚纳米孔径

核技术 2018年第12期41卷 8-14页

作者：丁思远王雪汪茂沈文皓刘峰王宇钢北京大学核物理与核技术国家重点实验室北京100871 北京大学定量生物学中心北京100871

近年来,纳米级至亚纳米级孔道在离子选择性输运上的研究得到了极大的关注,也取得了很大的进展。本课题组利用所发明的新方法所制备的对苯二甲酸乙二醇酯纳米孔薄膜,具有尺寸结构相对较统一的纳米孔和优异的离子输运性能。确定其纳米孔... 详细信息

近年来,纳米级至亚纳米级孔道在离子选择性输运上的研究得到了极大的关注,也取得了很大的进展。本课题组利用所发明的新方法所制备的对苯二甲酸乙二醇酯纳米孔薄膜,具有尺寸结构相对较统一的纳米孔和优异的离子输运性能。确定其纳米孔的尺寸和结构对于更好地了解其输运机理,进而改进制备工艺,有着极大的推动作用。本工作沿用9.5Me V·u-1的铋离子辐照聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜,注量从5×109cm-2到5×1011 cm-2不等,之后进行充分紫外照射等处理。通过上海同步辐射光源X射线小角散射实验(Small Angle X-ray Scattering, SAXS)获得了样品的散射图,应用改进的圆柱(hard cylinder)模型和核壳(core shell)模型对散射图谱进行拟合与分析,发现对于完成制备的样品,改进的核壳模型与实验数据具有非常好的一致性。拟合结果表明:完成制备后的纳米孔有径迹核和边缘壳精细结构,且核的半径为0.5～0.6 nm,壳的厚度为7～8 nm。

关键词：小角X射线散射纳米孔离子辐照聚对苯二甲酸乙二醇酯

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RNA结合蛋白的组学解析与功能探索

化学学报 2024年第1期82卷 53-61页

作者：曾如馨陈鹏北京大学化学与分子工程学院化学生物学系、北京大学合成与功能生物分子中心北京100871

转录后调控在生理过程中占据十分重要的地位,其分子机制包含大量的核糖核酸(RNA)与蛋白质之间的相互作用.在RNA的整个生命周期中,RNA结合蛋白(RBPs)是相当关键的参与者和执行者,影响了细胞生理过程的运行及机体稳态的维持.研究RNA结合... 详细信息

转录后调控在生理过程中占据十分重要的地位,其分子机制包含大量的核糖核酸(RNA)与蛋白质之间的相互作用.在RNA的整个生命周期中,RNA结合蛋白(RBPs)是相当关键的参与者和执行者,影响了细胞生理过程的运行及机体稳态的维持.研究RNA结合蛋白质组,可以为发掘生物标志物、寻找疾病治疗的靶标提供重要信息.近年来,捕捉RBPs的手段推陈出新,从只能富集特定RNA的结合蛋白发展至可以实现全局性的RBPs鉴定,并对RBP的性质如空间分布、翻译后修饰所产生的影响进行了探索.聚焦于RBPs的组学解析手段以及功能蛋白质组探索,介绍现有的技术,总结技术特点并分析其所存在的问题,最后展望RBP组学研究技术改进的方向和应用前景.

关键词：核糖核酸(RNA)结合蛋白 RNA结合蛋白质组相分离空间分布翻译后修饰

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基于纳米孔读取的DNA存储发展与展望

集成技术 2024年第3期13卷 54-73页

作者：林艺生武瑞君钱珑张成北京大学计算机学院北京100871 中国生物技术发展中心北京100039 北京大学定量生物学中心北京100871

现代社会正处于数据爆炸的时代,全球对数据存储的需求已经远远超过了已有的存储能力。DNA是一种天然的遗传信息载体,可实现稳定、高效、低功耗的数据存储。目前的DNA存储过程主要分为6个环节:编码、写入、保存、检索、读取、解码。纳米... 详细信息

现代社会正处于数据爆炸的时代,全球对数据存储的需求已经远远超过了已有的存储能力。DNA是一种天然的遗传信息载体,可实现稳定、高效、低功耗的数据存储。目前的DNA存储过程主要分为6个环节:编码、写入、保存、检索、读取、解码。纳米孔测序技术被广泛应用于读取DNA中所存储的信息。该文系统性地介绍了纳米孔分子检测技术的原理和发展历史,及其在DNA存储中的应用。此外,该文总结了机器学习在纳米孔检测技术中的应用,着重介绍了结合机器学习的新型纳米孔检测技术。该文为纳米孔检测技术的发展提供了新方向,也为新型实用化DNA存储系统的发展奠定了基础。

关键词：纳米孔测序纳米孔检测 DNA存储机器学习