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2006 11

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关键词

钱学森 11

人工智能 5

系统科学 5

仿生学 4

发展战略 4

代谢组学 3

可持续发展 3

2型糖尿病 2

G蛋白偶联受体 2

X射线 2

中国 2

中药 2

可拓学 2

合成生物学 2

大数据 2

宏基因组 2

宏转录组 2

密码学 2

开放的复杂巨系统 2

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信息科学应引领未来的生物医学研究 Perspective

Kenta Nakai

《工程(英文)》 2019年 第5卷 第6期   页码 1155-1158 doi: 10.1016/j.eng.2019.07.023

摘要: 与物理学不同,在生物中没有发现(或很少有)主导定律。因此,在生物中,“数据到知识”方法很重要。类似的方法可能有助于解决基因序列解释中的问题,如确定患者基因中的癌症驱动突变。最近,新一代测序(NGS)的爆炸性发展已产生大量数据,并且这种趋势将加速。

关键词: 数据科学     人工智能     下一代测序     脱氧核糖核酸     癌症基因     单细胞转录    

时间序列多组整合分析揭示原代肝细胞体外培养去分化过程伴随非降解性泛素化修饰的增加 Article

姜正一, 孙泽宇, 欧阳晓希, 赵亚磊, 周梦豪, 王保红, 李启睿, 范林骁, 张赛男, 李兰娟

《工程(英文)》 2020年 第6卷 第11期   页码 1302-1314 doi: 10.1016/j.eng.2020.02.011

摘要: 尽管学者已经对PHC的转录调控和全细胞蛋白质(WCP)进行了广泛研究,但只有为数不多的研究考虑了蛋白质翻译后修饰(PTM)在这一过程中的作用。为了揭示引起PHC去分化的潜在机制,我们收集了在体外培养0 h、6 h、12 h、24 h和48 h的大鼠原代肝细胞样本,对各个时间点细胞样本的转录、WCP、泛素化蛋白质和磷酸化蛋白质进行了定量分析这项研究表明,PHC去分化过程中基因转录水平和蛋白质表达量之间的相关性较低。泛素化修饰和对应的WCP联合分析表明,PHC去分化伴随着非降解性K27泛素化修饰位点的增加。

关键词: 去分化     原代肝细胞     翻译后修饰     泛素化蛋白质     磷酸化蛋白质     转录    

代谢扩展生物的“旁中心法则”——对理解基因-糖-代谢-表观基因互作的意义

Albert Stuart Reece

《工程(英文)》 2023年 第26卷 第7期   页码 16-16 doi: 10.1016/j.eng.2022.07.011

摘要:

The central dogma of biology holds that the transcription of DNA into RNA and the translation of RNA into proteins forms the primary axis of biological activity [1]. Following major advances in the description of the complex glycan and lipid chains that are added onto these basic building blocks, the glycome and lipidome have recently been added to this doctrine as an exciting new extension named the ‘‘paracentral dogma” [2]. However, it has been pointed out that biological systems can include many layers, which are described in modern omics technology platforms relating to both cell-intrinsic and cell-extrinsic layers of control, including metabolomic, microbiomic, immunological, epigenomic, epitranscriptomic, proteomic and phosphoproteomic layers [3].

It is well known that stem and progenitor cells have a metabolism that is based on glycolysis and glutaminolysis [4]. Although this provides less energy to the cell than oxidative phosphorylation, it suffices for these cells’ needs, since such cells are generally relatively quiescent and normally suppress energy-intensive processes such as genome duplication and transcription. Moreover, it has been shown that the high intracellular lactate levels involved in such states not only inhibits the key gatekeeper enzymes of oxidative phosphorylation (i.e., pyruvate dehydrogenase and carnitine palmitoyl acyltransferase) but also actually covalently modifies them by lactylation in order to maintain this inhibited metabolic–epigenomic state [5]. In addition, intermediate metabolism and nutrients are the source of the very extensive library of post-translational modifications to DNA, RNA, and proteins, as well as supplying cellular energy for many of the required reactions. Hence, the metabolic state locks in and reinforces the epigenomic state, and the metabolome and epigenome thereby play mutually reinforcing roles. This self-reinforcing coordination explains why it is so difficult to generate induced pluripotent cells and is a contributory explanation for why the described protocols typically have such low cellular yields. 

These concepts become even more important when it is considered that cancer cells are de-differentiated, similarly rely on glycolysis and glutaminolysis, and are similarly metabolically–epigenomically–genomically synchronized. The disruption of this metabolic system is a key focus of mechanistic cancer research.

These important considerations imply that the descriptive and predictive power of the newly described ‘‘paracentral dogma” of biology may be usefully and meaningfully extended by including the metabolome, along with the genome, transcriptome, proteome, glycome, and lipidome, to describe cell-intrinsic regulation—not only in terms of another omics analytical layer but also as a fully predictive and interactive partner in the symphonic-like multilayer coordination that evidently comprises cellular regulatory layering.

人类蛋白质N-糖基化的十二年全基因关联研究 Review

Anna Timoshchuk, Sodbo Sharapov, Yurii S. Aulchenko

《工程(英文)》 2023年 第26卷 第7期   页码 17-31 doi: 10.1016/j.eng.2023.03.013

摘要:

Most human-secreted and membrane-bound proteins have covalently attached oligosaccharide chains, or glycans. Glycosylation influences the physical and chemical properties of proteins, as well as their biological functions. Unsurprisingly, alterations in protein glycosylation have been implicated in a growing number of human diseases, and glycans are increasingly being considered as potential therapeutic targets, an essential part of therapeutics, and biomarkers. Although glycosylation pathways are biochemically well-studied, little is known about the networks of genes that guide the cell- and tissue-specific regulation of these biochemical reactions in humans in vivo. The lack of a detailed understanding of the mechanisms regulating glycome variation and linking the glycome to human health and disease is slowing progress in clinical applications of human glycobiology. Two of the tools that can provide much sought-after knowledge of human in vivo glycobiology are human genetics and genomics, which offer a powerful data-driven agnostic approach for dissecting the biology of complex traits. This review summarizes the current state of human populational glycogenomics. In Section 1, we provide a brief overview of the N-glycan's structural organization, and in Section 2, we give a description of the major blood plasma glycoproteins. Next, in Section 3, we summarize, systemize, and generalize the results from current N-glycosylation genome-wide association studies (GWASs) that provide novel knowledge of the genetic regulation of the populational variation of glycosylation. Until now, such studies have been limited to an analysis of the human blood plasma N-glycome and the N-glycosylation of immunoglobulin G and transferrin. While these three glycomes make up a rather limited set compared with the enormous multitude of glycomes of different tissues and glycoproteins, the study of these three does allow for powerful analysis and generalization. Finally, in Section 4, we turn to genes in the established loci, paying particular attention to genes with strong support in Section 5. At the end of the review, in Sections 6 and 7, we describe special cases of interest in light of new discoveries, focusing on possible mechanisms of action and biological targets of genetic variation that have been implicated in human protein N-glycosylation.

关键词:     聚糖     N-糖基化     基因     遗传     全基因关联研究    

极地动物基因资源研究现状与发展战略

陈松林,徐文腾,陈张帆

《中国工程科学》 2019年 第21卷 第6期   页码 39-47 doi: 10.15302/J-SSCAE-2019.06.007

摘要:

本文主要从基因转录层面分析了极地动物基因资源的研究现状,梳理了本领域研究中存在的问题,并提出了未来发展战略。极地动物基因测序起步较晚,迄今只完成了 13种极地动物的全基因测序。在转录研究方面,人们对极地的 31个物种进行了转录测序,并在以下四个方向重点开展了研究:环境适应性研究;污染物应激反应的分子机制研究;不同发育阶段或不同组织中的转录组分析;功能基因挖掘。

关键词: 极地动物     基因转录,基因资源    

基于转录及多尺度生物测定多模态鉴定宣肺败毒方抑制巨噬细胞免疫反应的活性成分 Article

赵璐, 刘豪, 王迎超, 王书芳, 荀得金, 王毅, 程翼宇, 张伯礼

《工程(英文)》 2023年 第20卷 第1期   页码 63-76 doi: 10.1016/j.eng.2021.09.007

摘要: 本研究结合网络药理学、转录和多模型系统生物测定等综合研究方法,研究了XFBD生物活性物质及其药理作用机制。转录学分析表明,经XFBD治疗后,与巨噬细胞功能相关的基因表达水平发生改变。在巨噬细胞细胞系和斑马鱼创伤模型中,XFBD对巨噬细胞的激活和迁移均有很强的抑制作用。综上所述,本研究通过多模态方法研究了XFBD调节炎症的活性成分以及相关药理学机制,从而为XFBD的临床疗效提供了生物例证。

关键词: 炎症     巨噬细胞活化     巨噬细胞迁移     多模态鉴定     宣肺败毒方    

大鼠脊髓发育过程中时序转录的发育时间模式和分子网络特征 Article

杨建, 赵莉莉, 易晟, 丁斐, 杨宇民, 刘炎, 王勇军, 刘梅, 薛成斌, 许莲, 龚蕾蕾, 王星辉, 张愉, 于彬, 明国丽, 顾晓松

《工程(英文)》 2021年 第7卷 第11期   页码 1592-1602 doi: 10.1016/j.eng.2021.10.001

摘要: 现在,借助于从胚胎期到成年期大鼠脊髓的大规模时序转录组分析取得了一些新的进展。研究发现发育早期波动的RNA表达水平反映了脊髓活跃的转录调控并可能启动了脊髓的早期模式发育。脊髓发育过程中由microRNA (miRNA)和转录因子(TF)构成的宏观调控网络在新生期前后存在切换现象(即“镶嵌模型”)。发育过程中的一些表观遗传修饰很可能在不同发育阶段发挥各自的调控功能。G蛋白偶联受体(包括嗅觉受体)可能在发育的轴突生长中发挥多效性作用。该研究为脊髓发育领域提供了有价值的资源,并与越来越多的单细胞数据形成互补,也为开发新的脊髓损伤组织工程策略提供了基础。

关键词: 发育     基因表达模式     先天免疫     脊髓     转录    

通过鉴定关键靶标蛋白探究青蒿素抗疟机制 Article

高鹏, 王建友, 陈嘉鋆, 谷丽维, 王晨, 徐丽婷, Yin Kwan Wong, 张会敏, 徐承超, 戴凌云, 王继刚

《工程(英文)》 2023年 第31卷 第12期   页码 86-97 doi: 10.1016/j.eng.2023.06.001

摘要: 在本研究中,我们使用质谱-细胞热转移技术(MS-CETSA)和转录学分析联用策略来鉴定ART的潜在靶标蛋白。

关键词: 青蒿素     抗疟     靶标鉴定     MS-CETSA     转录    

通过原位观察揭示人体肠道微生物的重建和动态变化 Article

刘小林, 戴敏, Yue Ma, 赵娜, Ziyu Wang, Ying Yu, Yakun Xu, Huijie Zhang, Liyuan Xiang, He Tian, 税光厚, 张发明, 王军

《工程(英文)》 2022年 第15卷 第8期   页码 89-101 doi: 10.1016/j.eng.2021.03.015

摘要:

人体肠道微生物主要通过使用粪便样本进行研究,这种做法已经得到了关于胃肠道微生物群落的组成和功能的重要知识。在我们的研究中,我们利用结肠途径经内镜肠内导管(一种最初为粪便微生物群移植开发的技术)每天两次对回盲部微生物进行采样;然后对这些样品进行宏基因和宏转录学分析。在5 名志愿者中分析的回盲部和粪便微生物被发现在宏基因组分析中相似,但它们的活性基因(宏转录)被发现高度不同。两种微生物在泻药暴露后都受到干扰;随着时间的推移,它们表现出与治疗前状态的差异减少,从而证明了作为肠道微生物的先天特性——恢复力,尽管它们在我们的观察时间窗口内没有完全恢复。粪便和尿液样本中的代谢学分析反映出了肠道微生物的扰动和恢复,表明肠道微生物对参与宿主健康的诸多关键代谢物的重要贡献。

关键词: 昼夜节律     重建     宏基因     转录     代谢     经内窥镜肠管    

中医方证代谢——中药效应评价的有效途径 Review

张爱华, 孙晖, 闫广利, 韩莹, 赵琦琦, 王喜军

《工程(英文)》 2019年 第5卷 第1期   页码 60-68 doi: 10.1016/j.eng.2018.11.008

摘要:

有效性评价是发现中药药效物质基础、先导化合物和质量标志物的重要前提,因此急需建立一种生物语言,将中药有效性科学地表达出来,进一步凸显中医药的实用价值。我们以证候和方剂为研究对象,建立了科学评价中药有效性的创新方法学体系——中医方证代谢。它将中药血清药物化学理论与代谢技术有机整合,在解决证候生物标记物的基础上,建立方剂药效生物评价体系,发现并确认中药药效物质基础。该策略为提高中医理论和临床实践的科学价值提供了有力支持。本文概述了中医方证代谢的研究策略,利用该方法揭示临床常见中医证候生物标记物及开展相关方剂的有效性评价研究,着重阐述了中药药效物质基础及质量标记物的发现。

关键词: 中医方证代谢     中药血清药物化学     有效性     代谢     证候     生物标记物     质量标记物    

作物表型大数据技术及装备发展研究

温维亮,郭新宇 ,张颖,顾生浩,赵春江

《中国工程科学》 2023年 第25卷 第4期   页码 227-238 doi: 10.15302/J-SSCAE-2023.04.015

摘要: ,表型数据内关联转向多组协同创新。为此,本文立足国内外作物表型已有研究成果,结合我国作物表型大数据技术及装备的研发现状和产业发展实际,明晰定位、梳理现状、剖析问题并形成技术性发展建议,以期为作物表型及农业科技发展研究提供基础参考2020年,华中农业大学成功整合了来自同一玉米群体的基因转录、表型、代谢、表观基因、遗传变异、遗传定位结果等多组数据,构建了玉米定制化多组数据库(ZEAMAP)[研究在作物重要基因挖掘、全基因关联分析、基因表达调控网络构建、作物全基因选择、系统生物研究等方面发挥着日益重要的作用。基于丰富的多组数据,差异表达基因识别、复杂表型的转录因子识别或代谢物富集等遗传调控研究进展迅速,代表性工作有:利用显微电子计算机断层扫描(CT)表型技术结合全基因关联分析(GWAS),鉴定到调控维管束数目

关键词: 作物表型;表型大数据;表型技术及装备;多组    

通过将中医体质理论应用于不孕症

王琦

《工程(英文)》 2023年 第30卷 第11期   页码 30-31 doi: 10.1016/j.eng.2023.05.005

基因的发展助力古DNA研究

Sarah C.P. Williams

《工程(英文)》 2023年 第26卷 第7期   页码 9-11 doi: 10.1016/j.eng.2023.05.003

肝脏移植术后糖尿病患者肠道微生物的变化 Article

凌琪, 韩玉秋, 马越, 王晓森, 朱铮, 王靖宇, 曹佳莹, 林笑含, 王军, 王保红

《工程(英文)》 2023年 第31卷 第12期   页码 98-111 doi: 10.1016/j.eng.2023.09.006

摘要: 因此,本研究通过高通量鸟枪法宏基因测序和代谢学分析相结合的方法,对PTDM和非PTDM的肝脏移植受者队列中的肠道微生物(IM)进行了表征,并破译了IM、TAC剂量和PTDM之间的潜在关联。通过与非 PTDM 和经典II型糖尿病(T2DM)进行对比分析,确定了PTDM患者的肠道微生物代表性特征为:变形菌门富集和拟杆菌门减少。总之,PTDM患者的粪便微生物和代谢发生了显著变化,且与 TAC 剂量相关。 这项研究是首个探索PTDM患者的细菌分类组成变化和细菌基因功能变化,以更好地理解IM对PTDM的影响。

关键词: 移植后糖尿病     他克莫司     红基因     代谢    

新孢子虫病——分子流行病及发病机制综述 Review

Asis Khan, Jahangheer S. Shaik, Patricia Sikorski, Jitender P. Dubey, Michael E. Grigg

《工程(英文)》 2020年 第6卷 第1期   页码 10-19 doi: 10.1016/j.eng.2019.02.010

摘要: 虽然分子流行病研究尚处于起步阶段,但核糖体小亚单位RNA(small subunit ribosomal RNA, ssuRNA)和犬新孢子虫物种特异性DNA探针(pNc5)中的18S rRNA和ITS1只有一株名为N. caninum Liverpool(Nc-Liv)的虫株被进行基因测序,并与其近亲弓形虫(Toxoplasma gondii)进行了比较。因此,需要基于全世界多个虫株的全基因序列进行详细的群体基因研究,以便更好地了解新孢子虫目前的种群遗传结构,最终
确定能够更有效对抗牛新孢子虫病的疫苗候选者。本文的目的是概述我们目前对新孢子虫的分子流行病和基因的理解,并将其与密切相关的顶复门寄生虫哈蒙球虫和弓形虫结合起来。

关键词: 新孢子虫病,分子流行病,群体遗传,基因,宿主反应,疫苗    

标题 作者 时间 类型 操作

信息科学应引领未来的生物医学研究

Kenta Nakai

期刊论文

时间序列多组整合分析揭示原代肝细胞体外培养去分化过程伴随非降解性泛素化修饰的增加

姜正一, 孙泽宇, 欧阳晓希, 赵亚磊, 周梦豪, 王保红, 李启睿, 范林骁, 张赛男, 李兰娟

期刊论文

代谢扩展生物的“旁中心法则”——对理解基因-糖-代谢-表观基因互作的意义

Albert Stuart Reece

期刊论文

人类蛋白质N-糖基化的十二年全基因关联研究

Anna Timoshchuk, Sodbo Sharapov, Yurii S. Aulchenko

期刊论文

极地动物基因资源研究现状与发展战略

陈松林,徐文腾,陈张帆

期刊论文

基于转录及多尺度生物测定多模态鉴定宣肺败毒方抑制巨噬细胞免疫反应的活性成分

赵璐, 刘豪, 王迎超, 王书芳, 荀得金, 王毅, 程翼宇, 张伯礼

期刊论文

大鼠脊髓发育过程中时序转录的发育时间模式和分子网络特征

杨建, 赵莉莉, 易晟, 丁斐, 杨宇民, 刘炎, 王勇军, 刘梅, 薛成斌, 许莲, 龚蕾蕾, 王星辉, 张愉, 于彬, 明国丽, 顾晓松

期刊论文

通过鉴定关键靶标蛋白探究青蒿素抗疟机制

高鹏, 王建友, 陈嘉鋆, 谷丽维, 王晨, 徐丽婷, Yin Kwan Wong, 张会敏, 徐承超, 戴凌云, 王继刚

期刊论文

通过原位观察揭示人体肠道微生物的重建和动态变化

刘小林, 戴敏, Yue Ma, 赵娜, Ziyu Wang, Ying Yu, Yakun Xu, Huijie Zhang, Liyuan Xiang, He Tian, 税光厚, 张发明, 王军

期刊论文

中医方证代谢——中药效应评价的有效途径

张爱华, 孙晖, 闫广利, 韩莹, 赵琦琦, 王喜军

期刊论文

作物表型大数据技术及装备发展研究

温维亮,郭新宇 ,张颖,顾生浩,赵春江

期刊论文

通过将中医体质理论应用于不孕症

王琦

期刊论文

基因的发展助力古DNA研究

Sarah C.P. Williams

期刊论文

肝脏移植术后糖尿病患者肠道微生物的变化

凌琪, 韩玉秋, 马越, 王晓森, 朱铮, 王靖宇, 曹佳莹, 林笑含, 王军, 王保红

期刊论文

新孢子虫病——分子流行病及发病机制综述

Asis Khan, Jahangheer S. Shaik, Patricia Sikorski, Jitender P. Dubey, Michael E. Grigg

期刊论文