强激光与粒子束
2024, 36(4): 043019
1 中南大学湘雅二医院妇产科，长沙 410011
2 湖南师范大学生命科学学院，长沙 410081
为深入分析人 SIRT1基因启动子及蛋白的结构和功能，本文采用生物信息学方法分析人 SIRT1基因 5′端启动子、启动子区 Motif、转录因子结合位点、甲基化 CpG岛、单核苷酸多态性、进化关系、理化性质、二级和三级结构、保守结构域、突变和翻译后修饰位点、互作蛋白及生物学功能。 TSSW和 Neural Network Promoter Prediction数据库预测其区间分别存在 3个、 2个启动子。 MEME数据库预测启动子区存在 3个 Motif。EMBOSS、MethPrimer和 CpG Finder数据库都发现 CpG岛聚集分布于 1 600～ 2 200 bp区。 PROMO和 AliBaba2.1数据库预测其启动子区域共同转录因子为 22个。 JASPAR软件获得 6个与正负链相结合的转录因子。 SNP Function Prediction数据库还发现不同种族等位基因频率存在差异。人 SIRT1基因位于染色体 10q21.3上，广泛分布在不同组织中。人 SIRT1蛋白由 747个氨基酸组成，属于亲水、不稳定的蛋白质，在不同物种间具有较高的保守性。结构域位于第 254～489位氨基酸序列，属于 SIR2超家族，主要分布在细胞核和线粒体中，二级结构主要以 α-螺旋和无规则卷曲为主，相比 AlphaFold2，SWISS-MODEL数据库构建的三级模型更可靠。 SIRT1蛋白共含有突变位点 106个、 N-糖基化位点 1个、磷酸化位点 61个，与 EP300、TP53等多种蛋白相互作用，并且参与昼夜节律过程、类固醇激素反应、细胞内受体信号等，涉及寿命调节通路、 AMPK信号通路、 FoxO信号通路等。本研究为了解 SIRT1对炎症反应等疾病的影响及感染机制提供了参考依据。
人 SIRT1基因 启动子 蛋白 生物信息学 炎症中图分类号 human SIRT1 gene promoter protein bioinformatics inflammation
1 西南交通大学 信息科学与技术学院，四川 成都 611756
2 西南交通大学 数学学院，四川 成都 611756
由于射频信号种类多，电磁环境复杂，特征提取难度大，现有的基于人工特征的射频辐射源个体识别方法的鲁棒性、适用性难以满足应用需求。数据驱动的深度学习方法虽然可以提供更灵活的辐射源个体识别模式，但深度学习方法自身可解释性差，而且缺乏通用测试模式来评价一个深度学习方法的优劣。本文在电磁大数据非凡挑战赛目标个体数据集的基础上，探索了基于该数据集的深度学习模型测试方法，提出面向辐射源个体识别神经网络模型的通用测试系统架构。该构架通过信号特征遮掩、生成对抗网络(GAN)、欺骗信号汇集、信道模拟等方法构造仿真测试样本，并把测试样本与原样本数据导入深度模型进行识别结果对比测试。基于测试结果分析了深度模型聚焦的信号关键特征位置，分析模型的鲁棒性，揭示信道环境对识别性能的影响，从而解释了深度学习网络模型的性能。
辐射源个体识别 可解释性 生成对抗网络 无线信号欺骗 specific emitter identification interpretability Generative Adversarial Network(GAN) wireless signal spoofing 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(6): 734
1 中南大学湘雅二医院妇产科 ,长沙 410011
2 中南大学湘雅二医院病理科, 长沙 410011
3 省部共建淡水鱼类发育生物学国家重点实验室, 湖南师范大学生命科学学院, 长沙 410081
衣原体蛋白酶样活性因子( CPAF)是一种沙眼衣原体蛋白酶, 其活性可抑制宿主炎症信号、细胞骨架重塑和中性粒细胞活化等过程。本研究运用生物信息学方法对 CPAF蛋白的理化性质、亲 /疏水性、信号肽、亚细胞定位、跨膜结构、保守结构域、 N-糖基化和磷酸化位点、二级 /三级结构、配体结合区域和小分子药物、 B/T细胞抗原表位以及相互作用蛋白等进行分析。 CPAF由 601个氨基酸组成, 分子质量为 67 252.57 Da, 理论等电点为 5.68, 为不稳定的亲水性蛋白质；含有信号肽, 无跨膜区, 保守结构域位于 3～586位氨基酸序列, 属于 CPAF超家族, 主要分布在细胞质；分别存在 1个 N-糖基化和 53个磷酸化位点, 二级结构主要以无规则卷曲和 α-螺旋组成, 存在 14个配体结合位点、 20个 B细胞抗原表位、 4种 B细胞构象抗原表位、多个可能的 T细胞抗原表位。此外, 本文还虚拟筛选出 5种潜在的有效小分子化合物, CPAF能与 htrA、pbpB、recC等 10种其他蛋白发生互作关系。这为深入研究 CPAF蛋白在沙眼衣原体发病机制中的重要作用提供了理论依据, 使其可能成为疫苗研发和药物治疗的靶点。
沙眼衣原体 CPAF蛋白 生物信息学 结构 抗原表位
1 长沙环境保护职业技术学院环境资源学院，长沙 410004
2 湖南省生态环境事务中心，常德 415003
3 湖南师范大学生命科学学院省部共建淡水鱼类发育生物学国家重点实验室，长沙 410012
该文从垃圾渗滤液中筛选出一株低C/N营养条件下氨氮去除效果显著的菌株。ITS序列测序鉴定表明，该菌株为白地霉(Galactomyces candidum)。经不同pH、温度、C/N的培养条件下培养24 h，测定其生长密度及氨氮去除情况，结果发现，白地霉培养基最佳降氨氮条件为: pH 8.0，C/N 1.5，温度 30℃，其最佳氨氮去除率可达93.1%。该文发现了白地霉在污水处理，尤其是低C/N污水处理中具有氨氮去除的新功能，为其在低C/N污水生化处理工业化应用提供了新的菌株资源和技术途径。
白地霉 低C/N 降氨氮 废水处理 培养条件 Galactomyces candidum low C/N ammonia nitrogen reduction wastewater treatment culture conditions
省部共建淡水鱼类发育生物学国家重点实验室，湖南师范大学生命科学学院，长沙 410081
同龄的黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)呈现明显的两性生长差异，即雄性个体的体长、体重皆大于雌性个体。而mTOR信号通路在细胞生长、发育以及蛋白合成过程中起重要作用。为了了解黄颡鱼两性差异的营养生长机制与mTOR信号通路之间的关联性，本试验首先在生理生化特性方面对雌、雄黄颡鱼的肌肉营养成分进行了比较分析。结果表明，在雌、雄黄颡鱼的比较分析中，除了两者的水分、粗蛋白、粗脂肪含量差别不大以外，在矿物元素、氨基酸组成、蛋白的氨基酸组成和脂肪酸组成等方面，雌性黄颡鱼肌肉的营养品质相对雄性更优。针对mTOR信号通路主要基因开展实时荧光定量PCR分析，结果显示，除性腺组织外，AKT1、AKT2、AKT3、mTOR、S6KA、S6KB、4E-BP1基因在雄性黄颡鱼的肌肉、肝、肾和心脏组织中的表达均显著高于雌性，这可能与雌雄黄颡鱼生长差异有关。本研究为进一步探索黄颡鱼两性生长差异的分子机制奠定了试验基础。
黄颡鱼 营养成分 生长差异 基因表达分析 mTOR信号通路 Pelteobagrus fulvidraco nutritional composition growth difference gene expression analysis mTOR signaling pathway
1 省部共建淡水鱼类发育生物学国家重点实验室，湖南师范大学生命科学学院，长沙 410081
2 湖南省水产科学研究所，长沙 410153
由于环境污染以及人工捕杀等因素，野生黑斑蛙(Rana nigromaculata)的数量已远不能满足人们的需求，因此，人工驯食蛙养殖逐渐兴起。但是，要保证驯食蛙的产量，第一步就是解决食物的摄取问题。而舌头是一个重要的摄食和味觉器官，直接影响了其对食物的摄取与否。因此，本研究采用光学显微技术、扫描电子显微技术及透射电镜超微技术对野生黑斑蛙和驯食黑斑蛙的舌背表面及内部超微结构进行了研究。石蜡切片研究表明，野生黑斑蛙与驯食黑斑蛙二者都有角质化的丝状乳头和菌状乳头。丝状乳头分布在整个舌背表面，并由主乳头和次级乳头构成。菌状乳头呈圆形，位于舌尖和舌缘; 去除上皮后，菌状乳头的上皮细胞呈火山状，顶部有一个味蕾腔。但二者在舌组织学结构上也存在一定的差异: 野生黑斑蛙舌表面的丝状乳头相对更加发达，且角质化程度比驯食黑斑蛙更明显。通过扫描电镜超微结构的比较发现，在野生和驯食黑斑蛙中都可以观察到位于背表面尾部区域舌侧的大尺寸轮廓乳头，以及由上皮褶皱组成的叶状乳头，并由平行的凹槽分隔开。二者的舌组织扫描亚显微结构也存在一定的差异: 野生黑斑蛙舌表面的丝状乳头更加发达，其角质化程度比驯食黑斑蛙更大，这与石蜡切片研究结果一致。通过透射电镜超微结构的比较观察发现，野生和驯食黑斑蛙的舌心由骨骼肌纤维、结缔组织和舌腺组成。肌纤维在三个平面上交叉，固有层和黏膜下层包含有血管和神经纤维, 周围环绕着薄的结缔组织纤维。唾液腺局限于舌的后部，由许多浆液细胞和黏液细胞组成。因此，可推测黑斑蛙舌组织结构与其摄食食物是密切相关的。本研究结果既丰富了黑斑蛙乃至两栖类动物舌组织学结构的研究，也为野生黑斑蛙种质资源保护、驯食黑斑蛙饲料配方的改良及其产业发展提供了试验依据。
野生黑斑蛙 驯食黑斑蛙 舌乳头 组织学 水产养殖 wild Rana nigromaculata domesticated Rana nigromaculata lingual papilla histology aquaculture
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory for Turbulence and Complex System, Department of Mechanics and Engineering Science, BIC-ESAT, College of Engineering, Peking University, Beijing 100871, People’s Republic of China
2 CAPT, HEDPS and IFSA, Collaborative Innovation Center of MoE, Peking University, Beijing 100871, People’s Republic of China
Void nucleation and growth under dynamic loading are essential for damage initiation and evolution in ductile metals. In the past few decades, the development of experimental techniques and simulation methods has helped to reveal a wealth of information about the nucleation and growth process from its microscopic aspects to macroscopic ones. Powerful and effective theoretical approaches have been developed based on this information and have helped in the analysis of the damage states of structures, thereby making an important contribution to the design of damage-resistant materials. This Review presents a brief overview of theoretical models related to the mechanisms of void nucleation and growth under dynamic loading. Classical work and recent research progress are summarized, together with discussion of some aspects deserving further study.
Matter and Radiation at Extremes
2022, 7(1): 018201
省部共建淡水鱼类发育生物学国家重点实验室, 湖南师范大学生命科学学院, 长沙 410081
斑马鱼(Danio rerio)是一种常见的模式生物, 红斑马鱼为小型观赏性鱼类之一。鱼类体色主要是由皮肤或鳞片上的色素细胞的种类和分布决定的。黑色素细胞诱导转录因子(MITF)主要调控动物黑色素细胞发育和分化。本文观察了红斑马鱼成鱼的背鳍、臀鳍、腹鳍、胸鳍色素细胞的组成和分布, 跟踪观察了红斑马鱼早期体色发育过程。通过CRISPR/Cas9基因敲除技术构建了mitfa基因敲除体系, 研究了mitfa基因在红斑马鱼早期体色发育中的作用。结果表明: 1)红斑马鱼鳍上分布有红色素细胞、黄色素细胞和少量的虹彩细胞, 但背鳍有大量的黑色素细胞; 2)在红斑马鱼早期体色发育过程中, 首先出现黑色素细胞, 接着出现黄色素细胞, 一个月后, 红斑马鱼的黑色素细胞消退, 鱼体表变浅红, 变色中体表颜色逐渐加深, 最后呈红色、银白色条纹相间分布的成鱼体色; 3)利用CRISPR/Cas9技术, 敲除mitfa基因, 结果发现, mitfa的缺失导致早期红斑马鱼黑色素细胞显著减少。上述研究结果将为观赏鱼的选育以及建立人工改良鱼类体色有效途径提供重要的理论支撑。
红斑马鱼 鱼鳍 色素细胞 red zebrafish fins mitfa mitfa CRISPR/Cas9 CRISPR/Cas9 pigment cells
三峡大学机械与动力学院, 石墨增材制造宜昌市重点实验室, 湖北 宜昌 443002
利用选择性激光烧结技术制备的3D石墨/陶瓷复合材料疏松多孔, 力学性能和导热系数均较不佳, 研究了不同的混合粉末组成和不同的后处理工艺方案对石墨/陶瓷复合材料导热性能和抗压强度的影响。研究结果表明, 通过添加高纯硅粉高温原位烧结反应生成碳化硅增强相使得复合材料抗压强度和导热性能有所增加；加入可膨胀石墨粉末因增加了闭气孔率, 导致其抗压强度和导热性能有所降低, 但后者下降幅度更为明显；通过真空压力浸渍酚醛树脂溶液和硅溶胶溶液, 3D石墨/陶瓷复合件的抗压强度和导热系数均有较大幅度的提升；最终制备了抗压强度为13.04 MPa, 导热系数为1.94 W/(m·K)的3D石墨/陶瓷复合铸型, 成功地用于铸钢件多次重复浇铸, 通过对铸件缺陷和使用成本进行分析, 所制备出的石墨/陶瓷复合件有望替代传统的水玻璃砂型。
石墨/陶瓷复合材料 选择性激光烧结成型 后处理工艺 混合粉末 性能调控 graphite/ceramic composites selective laser sintering molding post-treatment process mixed powder property control
