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数据驱动的公共卫生安全

科学通报 2024年第9期69卷 1156-1163页

作者：李翠萍吴林寰舒畅鲍一明马俊才宋述慧中国科学院北京基因组研究所(国家生物信息中心) 国家基因组科学数据中心北京100101 中国科学院微生物研究所国家微生物科学数据中心北京100101 中国科学院大学北京100049 中国科学院北京基因组研究所(国家生物信息中心) 基因组科学与信息重点实验室北京100101 中国科学院微生物研究所微生物资源与大数据中心北京100101 中国科学院微生物研究所微生物资源前期开发国家重点实验室北京100101

在现代社会中,数据已成为重要的生产要素和国家基础性战略资源,是维护国家生物安全与社会稳定的利器[1].正确处理和利用数据,有助于我们及时、快速、有效地发现和解决问题,进一步维护社会的和谐稳定发展.在公共卫生安全领域,公共卫生安... 详细信息

在现代社会中,数据已成为重要的生产要素和国家基础性战略资源,是维护国家生物安全与社会稳定的利器[1].正确处理和利用数据,有助于我们及时、快速、有效地发现和解决问题,进一步维护社会的和谐稳定发展.在公共卫生安全领域,公共卫生安全事件成为21世纪人类生存面临的非传统安全威胁之一,特别是新发再发传染病对全球公共卫生和社会经济安全构成严重威胁[2,3].

关键词：公共卫生安全数据驱动非传统安全威胁全球公共卫生和谐稳定发展传染病 21世纪基础性

叶酸缺乏影响胚胎干细胞H3K9巴豆酰化和神经发育相关基因表达

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陆军军医大学学报 2024年第14期46卷 1666-1675页

作者：陈晨何学佳王珊首都儿科研究所生物化学与免疫学研究室北京100020 北京大学首都儿科研究所教学医院生物化学与免疫学研究室北京100020

目的采用染色质免疫共沉淀测序技术(chromatin immunoprecipitation sequencing,ChIP-seq)分析叶酸正常小鼠胚胎干细胞(mouse embryonic stem cells,mESCs)与叶酸缺乏mESCs组蛋白H3K9巴豆酰化(H3K9cr)修饰的全基因图谱,以期探究叶酸缺乏条件下mESCs中H3K9cr全基因组状态变化以及受到调控的通路基因。方法mESCs分为叶酸正常组(FA=4 mg/L,FA4)和叶酸缺乏组(FA=0 mg/L,FA0),利用Western blot和免疫组织化学染色分别检测叶酸缺乏mESCs和神经管畸形(neural tube defects,NTDs)小鼠胚脑组织中H3K9cr蛋白表达水平;利用ChIP-seq技术对获得的特异性结合的DNA片段展开序列鉴定,对差异表达基因进行基因本体论(gene ontology,GO)以及京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)通路分析并可视化,分析叶酸缺乏条件下mESCs全基因组并对受调控基因进行验证。结果叶酸缺乏mESCs和NTDs小鼠胚脑组织中整体H3K9cr水平降低(P<0.05),叶酸缺乏mESCs中Bdnf、Pax6、App等神经发育相关基因下调(P<0.05),FA4与FA0两组差异富集基因的KEGG通路富集于轴突引导、神经活性配体-受体相互作用、谷氨酸能突触等与神经系统相关的通路。结论胚胎干细胞中叶酸缺乏通过H3K9cr修饰参与调控神经发育相关基因,提示组蛋白巴豆酰化修饰可能参与叶酸缺乏引起的神经发育类疾病。

关键词：叶酸缺乏组蛋白巴豆酰化 ChIP-seq 神经发育

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丙酸的合成生物制造

生物工程学报 2024年第8期40卷 2678-2694页

作者：郑棚闫更轩王丽敏张云志陶勇于波中国科学院微生物研究所微生物生理与代谢工程研究室北京100101 黑龙江省科学院微生物研究所黑龙江哈尔滨150010

丙酸是一种重要的C3平台化合物,在食品、药品和化工等领域应用广泛。以石油等化工产品为原料通过化学途径合成,环境污染严重且不可持续。近些年,利用微生物转化可再生资源生产丙酸受到了广泛关注。本文聚焦丙酸生物制造技术,首先综述了... 详细信息

丙酸是一种重要的C3平台化合物,在食品、药品和化工等领域应用广泛。以石油等化工产品为原料通过化学途径合成,环境污染严重且不可持续。近些年,利用微生物转化可再生资源生产丙酸受到了广泛关注。本文聚焦丙酸生物制造技术,首先综述了传统丙酸杆菌代谢工程改造和在大肠杆菌及酿酒酵母等异源宿主中重构丙酸合成途径的研究;其次重点讨论了基于合成生物学技术,通过对恶臭假单胞菌KT2440的途径设计和改造,实现其利用L-苏氨酸或生物基1,2-丙二醇为原料的高效生物催化合成高纯度丙酸的最新进展。

关键词：丙酸代谢工程 L-苏氨酸生物制造

鄱阳湖流域典型水源水库水华暴发成因及氮污染溯源

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湖泊科学 2024年第4期36卷 1014-1024,I0002页

作者：李荣富廖文成梁培瑜姚忠邓觅刘亚军刘丽贞吴永明江西省科学院微生物研究所南昌330096

富营养化导致的藻类水华是水源地水库面临的主要生态问题之一。探究水源水库中水华暴发成因并开展污染物溯源研究,是预防水华暴发的重要前提。本文选择鄱阳湖流域赣江水系吉安市某典型水源水库为研究对象,通过分析无水华期和水华暴发期... 详细信息

富营养化导致的藻类水华是水源地水库面临的主要生态问题之一。探究水源水库中水华暴发成因并开展污染物溯源研究,是预防水华暴发的重要前提。本文选择鄱阳湖流域赣江水系吉安市某典型水源水库为研究对象,通过分析无水华期和水华暴发期水环境特征及其演变规律,探讨了水华暴发的成因及其促发条件,并针对识别出的主要污染因子,开展了同位素溯源研究。结果表明:(1)水库水华暴发的主要原因为水体总氮浓度显著升高(由0.77 mg/L升高至1.57 mg/L),超出了国际公认的水华暴发总氮阈值(0.5~1.2 mg/L),加之夏季高温(32℃)、水库库容量较低,促进了水华暴发;(2)无水华期,水库表层水总氮主要赋存形态为硝酸盐氮(占比>90%),水华暴发期,表层水总氮主要赋存形态由硝酸盐氮转变为有机氮(占比~86%),氮赋存形态转化的主要原因为藻类同化吸收作用;(3)硝酸盐氮、氧同位素示踪结果表明,水库硝酸盐氮主要来源于上游稻田流失的氮肥(负荷贡献率64.45%),其次为上游山区土壤氮流失(14.08%)、大气沉降(12.35%)和农村生活污水(9.12%),因此水库总氮优先控制污染源为上游稻田流失的氮肥。

关键词：水华暴发氮赋存污染溯源同位素水源水库

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凝结芽孢杆菌磷酸盐响应启动子的研究

微生物学报 2024年第5期64卷 1538-1549页

作者：祁肖肖王丽敏于波中国科学院微生物研究所微生物生理与代谢工程研究室北京100101 中国科学院大学北京100049

耐热凝结芽孢杆菌因其对营养要求简单、发酵产物浓度高以及耐高温等特点,已成为乳酸发酵的主要菌种。在前期的研究中,我们发现磷酸盐可以激活凝结芽孢杆菌L-乳酸脱氢酶基因的转录,从而提高乳酸产量。然而,磷酸盐如何激活乳酸脱氢酶的基... 详细信息

耐热凝结芽孢杆菌因其对营养要求简单、发酵产物浓度高以及耐高温等特点,已成为乳酸发酵的主要菌种。在前期的研究中,我们发现磷酸盐可以激活凝结芽孢杆菌L-乳酸脱氢酶基因的转录,从而提高乳酸产量。然而,磷酸盐如何激活乳酸脱氢酶的基因表达,目前还不清楚,也未有类似的研究报道。【目的】对凝结芽孢杆菌响应磷酸盐的调控机制进行研究。【方法】通过RT-PCR分析磷酸盐添加时凝结芽孢杆菌乳酸脱氢酶转录水平变化,确定响应磷酸盐的关键元件区域,进一步通过分子生物学手段,分析凝结芽孢杆菌响应磷酸盐的关键基因片段。【结果】确定了响应磷酸盐的关键元件位于乳酸脱氢酶基因上游启动子区,解析了响应磷酸盐的L-乳酸脱氢酶启动子核心区,利用该启动子及核心区能够有效驱动外源D-乳酸脱氢酶基因的表达,实现在凝结芽孢杆菌中D-乳酸的合成。【结论】本研究有望获得一种新的响应磷酸盐的调控元件,为提高其他生物化学品的合成效率改造提供参考。

关键词：凝结芽孢杆菌磷酸盐响应启动子乳酸脱氢酶

BICD1基因促进脑胶质瘤恶性进展的多组学研究

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中华神经外科杂志 2024年第2期40卷 190-196页

作者：胡慧敏刘博涵彭大钊陈彦坤李阳芳北京市神经外科研究所北京100070

目的基于空间转录组、单细胞转录组和RNA转录组测序数据探讨BICD1基因促进脑胶质瘤恶性进展的分子机制.方法基于空间转录组公共数据集分析BICD1基因在正常脑组织(样本"248_C")和胶质母细胞瘤组织(样本"275_T")中的空间分布特征.采用R... 详细信息

目的基于空间转录组、单细胞转录组和RNA转录组测序数据探讨BICD1基因促进脑胶质瘤恶性进展的分子机制.方法基于空间转录组公共数据集分析BICD1基因在正常脑组织(样本"248_C")和胶质母细胞瘤组织(样本"275_T")中的空间分布特征.采用R语言软件包分析中国脑胶质瘤基因组图谱(CGGA)数据库中单细胞测序数据(来源于14例患者的6 148个细胞),明确BICD1基因在胶质瘤不同细胞类型中的表达差异.基于CGGA数据库中693例脑胶质瘤患者的RNA测序数据,采用京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析及基因本体论分析BICD1基因相关基因的生物学功能.结果 BICD1基因在正常脑组织中表达广泛,在胶质母细胞瘤组织中特异性地表达于肿瘤干细胞与肿瘤细胞的分界处.根据单细胞测序数据进行的细胞分群分析表明,BICD1基因主要在星形胶质细胞中高表达.在Neftel分型中,BICD1基因高表达细胞主要分布在星形胶质细胞样细胞群和神经前体样细胞群中.BICD1基因表达水平相关差异基因的KEGG通路富集分析显示,BICD1基因高表达与细胞衰老(P=0.003)、癌症中的蛋白聚糖(P=0.004)等癌症相关生物学功能的聚集相关,与肌动蛋白细胞骨架的调节(P=0.010)等胞内运输过程的功能聚集相关;BICD1基因低表达与核糖体相关功能(P生物学过程的聚集相关.BICD1基因表达水平相关差异基因的生物学功能聚类分析显示,与BICD1基因表达水平相关性较强的生物学功能有细胞质翻译(P生物学过程相关.结论 BICD1蛋白可能在脑胶质瘤前体肿瘤细胞中参与蛋白泛素化降解及细胞骨架相关的胞内运输,调控细胞衰老和细胞分裂等生物学过程,在这些细胞的恶性转变过程中起到关键作用.

关键词：神经胶质瘤转录组细胞骨架细胞周期 BICD1基因

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天然甲醇化学品细胞工厂改造进展与展望

生物工程学报 2024年第8期40卷 2747-2760页

作者：汪淑贤方嘉煜张延平李寅朱泰承中国科学院微生物研究所微生物生理与代谢工程研究室微生物资源前期开发国家重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

甲醇因具有生产工艺成熟、价格低廉和可再生等优点,被认为是下一代生物制造的核心原料之一。通过构建高效的微生物细胞工厂将甲醇转化为化学品已经成为绿色生物制造行业的研究热点。本文聚焦天然甲醇细胞工厂,对非天然甲醇细胞工厂和天... 详细信息

甲醇因具有生产工艺成熟、价格低廉和可再生等优点,被认为是下一代生物制造的核心原料之一。通过构建高效的微生物细胞工厂将甲醇转化为化学品已经成为绿色生物制造行业的研究热点。本文聚焦天然甲醇细胞工厂,对非天然甲醇细胞工厂和天然甲醇细胞工厂进行了比较,讨论了天然甲醇细胞工厂存在的关键问题和挑战,综述了近年来围绕这些问题对天然甲醇细胞工厂进行改造的研究进展,并进一步展望了可能的解决方案,为未来天然甲醇细胞工厂的改造提供了可行的研究策略。

关键词：甲醇生物转化天然甲醇细胞工厂合成生物学化学品生产

噬菌体治疗多重耐药细菌感染性肺炎的应用现状

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中国药学杂志 2024年第6期59卷 549-554页

作者：付涵宇曹玲甘霖袁静首都儿科研究所附属儿童医院呼吸内科北京100020 首都儿科研究所细菌研究室北京100020

目的由于多重耐药细菌的不断出现,噬菌体疗法再次出现在公众的视野里,笔者着重介绍噬菌体疗法在临床上用于多种多重耐药细菌性肺炎的现状,以期为噬菌体应用于肺部感染提供文献证据。方法采用关键词“噬菌体”或“噬菌体疗法”或“噬菌... 详细信息

目的由于多重耐药细菌的不断出现,噬菌体疗法再次出现在公众的视野里,笔者着重介绍噬菌体疗法在临床上用于多种多重耐药细菌性肺炎的现状,以期为噬菌体应用于肺部感染提供文献证据。方法采用关键词“噬菌体”或“噬菌体疗法”或“噬菌体裂解酶”或“工程噬菌体”和“肺炎”在知网和pubmed网站进行文献检索,并将检索到的病例报告按照病原分类进行介绍。结果用于治疗肺炎的噬菌体疗法随机对照试验(randomized controlled trial,RCT)临床研究尚无公开报道,但噬菌体在铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯菌和鲍曼不动杆菌感染性肺炎的治疗中取得了较好的疗效,且仅有一例不良反应报告。同时,笔者探讨了噬菌体疗法目前面临的细菌耐药、自身的安全性或免疫系统对其疗效的影响等困难及噬菌体裂解酶和工程噬菌体两种噬菌体疗法的最新发展方向。结论噬菌体在治疗呼吸道感染,特别是那些由多重耐药细菌引起的感染方面还是具有应用前景。未来会有更多的体内研究来回答噬菌体衍生物或是工程噬菌体治疗的有效性和安全性。

关键词：噬菌体多重耐药菌噬菌体裂解酶工程噬菌体肺炎

人呼吸道合胞病毒北京地区A亚型ON1基因型地方株感染A549细胞转录组学分析

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中华微生物学和免疫学杂志 2024年第2期44卷 128-133页

作者：王凤杰江明礼郭琪李晓芸孙宇朱汝南赵林清首都儿科研究所病毒学研究室儿童病毒病病原学北京市重点实验室北京100020

目的应用转录组测序方法,分析北京地区人呼吸道合胞病毒(respiratory syncytial virus,RSV)A亚型优势流行基因型ON1地方株感染A549细胞后差异表达基因,为RSV防治提供潜在靶点。方法选用已经过全基因组测序确定为RSV A亚型ON1基因型的地... 详细信息

目的应用转录组测序方法,分析北京地区人呼吸道合胞病毒(respiratory syncytial virus,RSV)A亚型优势流行基因型ON1地方株感染A549细胞后差异表达基因,为RSV防治提供潜在靶点。方法选用已经过全基因组测序确定为RSV A亚型ON1基因型的地方株(61397-ON1)感染A549细胞,提取总mRNA,通过转录组测序筛选出与未感染的A549细胞为对照的差异表达基因,对其进行GO分析、KEGG通路分析,同时随机选择6个差异表达倍数大于2倍的基因进行qRT-PCR验证。结果以未感染的A549细胞为对照,筛选出1632个差异表达基因,其中807个基因表达上调,825个基因表达下调。差异基因主要参与细胞因子反应以及MAPK级联反应正向调控等免疫应答相关生物过程,并在MAPK信号通路、NOD样受体信号通路、p53信号通路、TNF信号通路、IL-17信号通路及NF-κB信号通路发生了富集。选择的6个差异表达基因qRT-PCR验证结果与转录组数据趋势一致。结论RSV A亚型ON1基因型毒株感染A549细胞后的差异表达基因主要参与细胞因子应答及免疫相关信号通路,为RSV致病的分子机制及防治策略研究提供基础资料。

关键词：呼吸道合胞病毒地方株 ON1基因型转录组学分析差异表达基因