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以促进学科建设为目标的研究生课程体系建设探索与实践──以华中科技大学生命科学与技术学院为例

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高校生物学教学研究（电子版） 2023年第2期13卷 20-24页

作者：陆婕赵元弟华中科技大学生命科学与技术学院武汉430074

研究生课程体系对学科建设质量具有重要影响。本文以华中科技大学生命科学与技术学院研究生课程体系改革为例,结合学院同时拥有生物医学工程A+和生物学A-两个一级学科的特点,以促进学院学科建设为目标,对课程体系进行了一系列改革探索,... 详细信息

研究生课程体系对学科建设质量具有重要影响。本文以华中科技大学生命科学与技术学院研究生课程体系改革为例,结合学院同时拥有生物医学工程A+和生物学A-两个一级学科的特点,以促进学院学科建设为目标,对课程体系进行了一系列改革探索,并对改进研究生课程教学提出了思考。

关键词：研究生课程体系生物医学工程生物学学科建设

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聚合物修饰蛋白质的功能化及其应用

化学进展 2024年第3期36卷 416-429页

作者：万江张景泽陈虹伶沈含梅王震张春华中科技大学生命科学与技术学院武汉430000

蛋白质作为一类重要的生物大分子,由于其特殊的三维空间结构及高效的催化活性,在生物催化、药物递送以及分子成像等化工及医学领域有着广泛的应用。然而,由于其具有稳定性较低、免疫原性较强、有机溶剂中溶解性差等缺陷,应用受到限制。... 详细信息

蛋白质作为一类重要的生物大分子,由于其特殊的三维空间结构及高效的催化活性,在生物催化、药物递送以及分子成像等化工及医学领域有着广泛的应用。然而,由于其具有稳定性较低、免疫原性较强、有机溶剂中溶解性差等缺陷,应用受到限制。聚合物修饰是解决上述问题的重要方法之一,能够从多方面改善蛋白质的功能,扩展蛋白质的应用。从此角度出发,本综述聚焦于最新的研究,总结了利用聚合物修饰改善蛋白质稳定性和活性、免疫原性、溶解性、自组装的合成方法、原理、应用、现存问题及解决方法。在此基础上,分析了该策略在商业及临床转化过程中面临的挑战及发展趋势。

关键词：蛋白质聚合物修饰稳定性和活性免疫原性溶解性自组装

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合成生物学产品商业化安全监管思考

生物工程学报 2024年第3期40卷 758-772页

作者：曾小美朱泽熙翁俊华中科技大学生命科学与技术学院湖北武汉430074

随着合成生物学技术的迅猛发展,很多合成生物学技术成果在多个应用领域已商业化且具有广阔市场前景。合成生物学技术制造产品(简称合成生物学产品)的商业化给人类带来了福祉,但也产生了潜在的安全风险。目前对合成生物学产品商业化(comm... 详细信息

随着合成生物学技术的迅猛发展,很多合成生物学技术成果在多个应用领域已商业化且具有广阔市场前景。合成生物学技术制造产品(简称合成生物学产品)的商业化给人类带来了福祉,但也产生了潜在的安全风险。目前对合成生物学产品商业化(commercialization of synthetic biology products,CSBP)的风险大多采用生物技术或转基因生物相关法律规范进行监管,但是由于合成生物学具有复杂性和不确定性的特点,这些法律规范不能全面监管合成生物学产品商业化的安全风险,因此制定专门监管合成生物学产品商业化安全风险的管理办法具有重要意义。本文总结了合成生物学产品在食品、医疗、农业、环境、能源和材料领域商业化现状,分析了合成生物学产品商业化存在的安全风险,梳理了欧美国家和我国对合成生物学产品商业化安全风险监管现状,并进一步提出了针对合成生物学产品商业化安全监管办法的建议,包括入市前产品分类审批和分类标识及市场主体准入严格筛选审批、入市后加强安全监管及应急处理和事故责任追究的全过程监管办法,为合成生物学产品商业化的安全提供支撑,并促进合成生物学行业健康长远发展。

关键词：合成生物学产品商业化安全风险安全监管办法入市审批

求解加权偏MaxSAT问题的通用子句加权方法

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计算机学报 2024年第6期47卷 1341-1354页

作者：郑迥之何琨华中科技大学计算机科学与技术学院武汉430074

最大可满足性问题(Maximum Satisfiability Problem,MaxSAT)是著名的可满足性问题(Satisfiability Problem,SAT)的优化形式,也是一个经典的NP难组合优化问题.加权偏MaxSAT(Weighted Partial MaxSAT,WPMS)是最一般的一类MaxSAT问题,其中包含了必须要满足的硬子句,对应了优化问题中的约束条件,以及带权重的软子句,对应了优化问题中的优化目标.WPMS旨在满足所有硬子句的同时最大化被满足软子句的权重之和.工业场景中和学术领域中的许多优化问题都能够转化成WPMS问题进行求解,因此WPMS具有广泛的应用领域和重要的研究意义.局部搜索方法是求解WPMS问题的一种著名且被广泛研究的非完备方法.子句加权技术是WPMS局部搜索算法中常用的一种有效且关键的技术,通过为子句赋予动态权重并在搜索过程中更新它们以引导搜索方向,帮助算法逃离局部最优.最先进的WPMS局部搜索算法都提出或采用了有效的子句加权技术,以帮助它们在不同的解空间中搜索.然而,现有的子句加权技术仅根据当前局部最优解更新子句动态权重,而未考虑任何历史信息,可能导致子句加权的视野局限,对搜索方向的引导不够准确.为了解决这一问题,提出了一种新的子句加权技术,称为Hist-Weighting(Clause Weighting with Historical Information),同时考虑了当前及历史信息来更新子句的动态权重,以改进子句加权机制和局部搜索算法的搜索精度和效率.具体而言,Hist-Weighting为那些同时被当前和历史局部最优解所不满足的子句赋予更大的动态权重增量,使算法更倾向于满足那些久未被满足且难以被满足的子句,提高子句加权的准确度.此外,在Hist-Weighting中,子句动态权重的增量能够根据子句中的变元得分自适应地调整,使子句加权更具有灵活性.Hist-Weighting还为子句动态权重的增量设置了上下限,保证了子句加权的稳定性.为了评估所提出的Hist-Weighting子句加权技术的性能,将其应用于三种最先进的WPMS局部搜索算法,即BandMaxSAT、SATLike3.0和CCEHC.在近五届 MaxSAT国际算法竞赛 MaxSAT Evaluation非完备组的所有WPMS算例上的实验结果表明,应用Hist-Weighting技术的改进算法相比于原算法在获胜算例数上能够提升约10%至60%,体现了所提出的Hist-Weighting子句加权技术在求解WPMS问题时的有效性.此外,通过将应用了 Hist-Weighting的改进局部搜索算法与其变体算法对比以进行消融实验,表明了 Hist-Weighting中限制动态权重增量上下限,以及使动态权重增量根据变元得分自适应调整的机制的有效性.

关键词：最大可满足性问题局部搜索子句加权技术历史信息

一种基于模特征的增量式张量Tucker分解方法

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控制与决策 2024年第7期39卷 2431-2437页

作者：渠超洋韩建军华中科技大学计算机科学与技术学院武汉430000

随着数据量的爆炸式增长,边缘计算在大数据处理中的作用愈加重要.现实应用中产生的数据通常建模表示成高阶增量式张量的形式,增量式张量Tucker分解是一种高效挖掘高阶海量数据中隐藏信息的方法.针对传统增量式张量分解忽视张量模特征对... 详细信息

随着数据量的爆炸式增长,边缘计算在大数据处理中的作用愈加重要.现实应用中产生的数据通常建模表示成高阶增量式张量的形式,增量式张量Tucker分解是一种高效挖掘高阶海量数据中隐藏信息的方法.针对传统增量式张量分解忽视张量模特征对分解过程的影响、分解结果不能较好保留原始数据特征的问题,提出一种基于模特征的增量式张量Tucker分解方法 ITTDMC (incremental tensor tucker decomposition based on mode characteristics).首先,用模长增量决定增量因子矩阵更新顺序,以此降低更新顺序带来的重构误差;其次,根据模熵变化比决定增量因子矩阵更新权重,使分解结果更准确保留各模特征;然后,将过往时刻的模特征和更新参数记录在指导张量中,遇到模特征相似的增量数据时直接使用来指导张量中参数的更新,避免重复计算,降低时间开销;最后,在合成和真实数据集上进行大量的实验,实验结果表明ITTDMC在模特征明显的数据集上能显著降低(最高可达29%)增量式张量的重构误差.

关键词：大数据增量式张量 Tucker分解模特征模长增量模熵

基于贪心回溯的求解完全0-1背包问题局部动态规划算法

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华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第2期52卷 16-21页

作者：何琨任硕郭子杰裘天宝华中科技大学计算机科学与技术学院湖北武汉430074

对于具有NP难度的完全0-1背包问题,提出了一种基于贪心与回溯思想的局部动态规划算法.该算法借鉴贪心与回溯技术快速找到近似最优解,再通过局部动态规划的结果回溯逼近最优解,兼顾了算法的正确性与时间复杂度.相比于传统动态规划算法,... 详细信息

对于具有NP难度的完全0-1背包问题,提出了一种基于贪心与回溯思想的局部动态规划算法.该算法借鉴贪心与回溯技术快速找到近似最优解,再通过局部动态规划的结果回溯逼近最优解,兼顾了算法的正确性与时间复杂度.相比于传统动态规划算法,该算法在大多数情况下能够显著缩短求解时间;相较于智能算法,该算法能够保证所求解是最优解.实验结果表明:所提出的算法在绝大多数情形下均能够在更短时间内准确找到问题的最优解,并且该算法贪心地进行最大单位平均价值成分的选取,背包容量不再直接影响求解时间,因此对于背包容量极大的情况,该算法能够极大地缩短求解时间.

关键词：完全0-1背包问题 NP难度动态规划贪心回溯

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酚酸物质抗氧化性及溶剂化效应的理论计算

食品科学 2024年第7期45卷 52-60页

作者：卢俊高涵卢庆华王国泽吕俊丽王建华左文欢内蒙古科技大学生命科学与技术学院内蒙古包头014010

运用M06-2X泛函对12种酚酸物质进行理论计算,以抗氧化性指标键解离焓(bond dissociation enthalpy,BDE)、电离势(ionization potential,IP)、质子解离焓(proton dissociation enthalpy,PDE)、质子亲和力(proton affinity,PA)和电子转移焓(electron transfer enthalpy,ETE)为理论指标,对酚酸在气相及溶剂中进行分析,阐释其抗氧化性及溶剂化效应。结果表明:以BDE为标准,气相中龙胆酸(C5)的BDE最低;在苯中抗氧化性最好的是咖啡酸(C6),丙酮中为龙胆酸(C5),乙醇和水中为3,4-二羟基苄醇(C2);以IP为标准,在气相及4种溶剂中抗氧化性最好的均为白藜芦醇;就抗氧化机制而言,酚酸物质主要发生氢原子转移机制。通过5种表征抗氧化性指标IP、BDE、PDE、PA和ETE分析得出,无论是酚酸脱氢阴离子还是阳离子,生成脱氢自由基的能力与受到溶剂极性大小的影响一致。总体来说,弱极性溶剂丙酮中的抗氧化能力相对最强,强极性溶剂水和乙醇中抗氧化能力稍弱于丙酮,在非极性溶剂中,酚酸的抗氧化能力相对最弱。

关键词：酚酸抗氧化性溶剂效应密度泛函理论

发芽对莜麦多酚及抗氧化活性生物可及性的影响

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中国食品学报 2024年第6期24卷 33-43页

作者：吕俊丽侯丽丽杨昊鹏张乐道内蒙古科技大学生命科学与技术学院内蒙古包头014010

为了提高莜麦中多酚及抗氧化活性的生物可及性,采用体外模拟消化模型和结肠发酵模型,对比发芽和未发芽莜麦在不同消化阶段以及结肠发酵阶段总酚含量及抗氧化活性的变化。结果显示:体外模拟消化阶段,发芽莜麦中多酚生物可及性、DPPH自由... 详细信息

为了提高莜麦中多酚及抗氧化活性的生物可及性,采用体外模拟消化模型和结肠发酵模型,对比发芽和未发芽莜麦在不同消化阶段以及结肠发酵阶段总酚含量及抗氧化活性的变化。结果显示:体外模拟消化阶段,发芽莜麦中多酚生物可及性、DPPH自由基清除生物可及性、羟自由基清除生物可及性在小肠消化时最高,比未发芽莜麦分别高8.99%,47.75%,9.57%,还原力生物可及性在胃消化时最高,此时,发芽莜麦比未发芽莜麦高39.82%。结肠发酵阶段,不同处理莜麦消化残渣中多酚含量及抗氧化活性在发酵24~30 h时最高。在结肠发酵30 h时,未发芽莜麦消化残渣多酚生物可及性比发芽莜麦消化残渣的高8.83%,DPPH自由基清除力生物可及性比发芽莜麦消化残渣的高8.16%。羟自由基清除生物可及性比发芽莜麦消化残渣的高16.68%。但与胃肠消化阶段的生物可及性几乎相当。结论:发芽不仅能显著提高莜麦多酚及抗氧化活性在胃肠消化道中的生物可及性,也能使多酚等抗氧化组分在结肠发酵中保持较高的生物可及性,这为谷物多酚在人体消化道内的生物利用度的提高提供新的研究思路。

关键词：发芽莜麦多酚抗氧化活性生物可及性

解脂耶氏酵母中Anillin家族蛋白的鉴定与功能

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中国生物工程杂志 2024年第4期44卷 14-22页

作者：邬欢吴浩明华中科技大学同济医学院附属武汉儿童医院武汉430016 武汉轻工大学生命科学与技术学院武汉430023

目的:鉴定解脂耶氏酵母中Anillin家族蛋白,探究其对Septin细胞骨架组织的调控功能。方法:将模式生物酿酒酵母Anillin家族蛋白Bud4序列在解脂耶氏酵母数据库中比对,找到潜在的Anillin家族蛋白;从解脂耶氏酵母基因组中扩增其序列,将其与... 详细信息

目的:鉴定解脂耶氏酵母中Anillin家族蛋白,探究其对Septin细胞骨架组织的调控功能。方法:将模式生物酿酒酵母Anillin家族蛋白Bud4序列在解脂耶氏酵母数据库中比对,找到潜在的Anillin家族蛋白;从解脂耶氏酵母基因组中扩增其序列,将其与绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)融合表达,通过荧光显微镜观察其胞内定位;对酿酒酵母细胞中潜在的Anillin家族蛋白进行过量表达,观察其对细胞形态和Septin组织的影响,从而确定其调控Septin组织的功能。结果:通过解脂耶氏酵母数据库中序列比对,找到两个潜在的Anillin家族蛋白,分别将其命名为YlBud4A(数据库中蛋白编号YALI0D11880)和YlBud4B(数据库中蛋白编号YALI0B07623),其C端与该家族蛋白成员同源性高,含有保守的DUF1709和PH结构域;与酿酒酵母Bud4类似,YlBud4B可以定位在芽颈,在芽体较大细胞中呈明显的双环结构,而YlBud4A没有芽颈定位;在酿酒酵母细胞中过量表达YlBud4B导致细胞产生显著的芽体变长细胞形态,Septin的正常组织被破坏,在变长的芽体中呈圆形结构。结论:解脂耶氏酵母YlBud4B与Anillin家族蛋白在序列和功能上都具有同源性,其可以与Septin细胞骨架相互作用,在调控Septin组织过程中发挥功能。

关键词：解脂耶氏酵母 Anillin 细胞骨架细胞形态 Septin