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期刊信息/Journal information
生物化学与生物物理进展
生物化学与生物物理进展

王大成

月刊

1000-3282

prog@ibp.ac.cn

010-64888459

100101

北京朝阳区大屯路15号中国科学院生物物理研究所内

生物化学与生物物理进展/Journal Progress in Biochemistry and BiophysicsCSCD北大核心CSTPCDSCI
查看更多>>本刊为专业学术性刊物。报道生物化学、分子生物学、生物物理学及神经科学等学科的国内外最新进展动态。刊登实验报告、快报、技术与方法介绍和学术争鸣等。读者对象为相关学科的科研人员、大专院校师生及医药卫生、农林牧渔等领域的科技工作者。
正式出版
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    肠道类器官在肠疾病机制研究中的运用

    强龙征毛海光王梦婷齐莉莉...
    394-403页
    查看更多>>摘要：肠道类器官由来自肠道的隐窝或干细胞在培养基质的三维(3D)支撑下构建形成，含有肠道的所有成熟细胞，已经成为研究肠道疾病机制全新且高效的平台。相较于二维(2D)细胞培养，肠道类器官不仅可以更加有效地模拟肠道的生理结构与功能，还可以在不同体外环境下更好地还原肠道的真实生态，因此在不同肠道疾病的发病机制研究中应用更为广泛。本文介绍了肠道类器官培养方式的新进展，综述了近年来肠道类器官在炎症性肠道疾病、结肠直肠癌和乳糜泻发病机制研究中的运用及进展，同时讨论了肠道类器官在药物研发与筛选方面的应用。

    肠道类器官肠道疾病病理机制药物研发

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    马钱子致大鼠体内毒性的研究——"装袋"算法和16S rRNA基因测序技术在毒理学研究中的应用

    王曦烨宝乐尔姜明洋李丹...
    404-422页
    查看更多>>摘要：目的 中药马钱子(Strychnos nux-vomica L。，SN)在临床上具有消肿止痛的功效，然而，由于含有生物碱类成分，马钱子具有一定毒性。人们对马钱子毒性所引起的大鼠内源性代谢变化及其对肠道微生物群代谢失调的潜在影响知之甚少，因此，马钱子的毒理学研究对其安全性评价具有重要意义。本研究将代谢组学和16S rRNA基因测序技术相结合来探索马钱子的致毒机制。方法 通过急性、蓄积性和亚急性毒性试验，分别确定马钱子的中毒剂量、毒性强度和毒性靶器官。超高效液相色谱-质谱联用技术用于分析大鼠灌胃马钱子后的血清、肝脏和肾脏样本。利用基于装袋算法的决策树和K最近邻(K nearest neighbor，KNN)模型对组学数据进行分类。从大鼠粪便中提取样本后，使用高通量测序平台对细菌的16s rRNA V3-V4区域进行分析。结果 装袋算法提高了样本分类的准确率。共鉴定出12个生物标志物，这些生物标志物的代谢失调可能是马钱子致体内毒性的原因。拟杆菌、粪厌氧棒菌、颤螺菌、双茎体菌等与肾肝功能的生理指标密切相关，这表明马钱子引起的肝肾损害可能与这些肠道细菌的代谢紊乱有关。结论 本文揭示了马钱子的体内致毒机制，为马钱子临床上的安全合理使用提供了科学依据。

    马钱子致毒机制代谢组学肠道菌群装袋算法

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    江苏常熟地区汉族人群47个微单倍型的遗传多态性及遗传结构分析

    潘坤鹏冯耀森于文帅刘宗伟...
    423-434页
    查看更多>>摘要：目的 探索江苏常熟地区汉族人群在47个常染色体微单倍型基因座的遗传多态性，评估应用效能及法庭科学参数。方法 采用MHSeqTyper47混合DNA鉴定试剂盒进行基因座复合扩增及文库构建，使用MiSeq FGx测序平台进行测序，测得的数据应用MHTyper数据分析软件进行分析，对获得的样本遗传信息进行评估，结合千人基因组数据(1000 Genomes Project phase 3，1KG)评估群体间遗传分化指数及遗传距离，并计算法庭科学参数。结果 江苏常熟地区汉族人群与1KG中的中国北京群体的遗传分化和遗传距离最小，并得到最接近的有效等位基因数(Ae)，累积随机匹配概率(combined matching probability，CMP)与1 KG中东亚参考人群的5个群体均接近，为1。25×10-36，累积非父排除概率达0。999 9999999641。结论 本研究报告了47个微单倍型基因座在江苏常熟地区汉族人群中的等位基因频率及遗传多态性信息，为47个微单倍型在法医学应用中提供了数据基础。另外，比较了1KG参考人群与江苏常熟地区汉族人群的多态性差异，并揭示了47个微单倍型在江苏常熟地区汉族人群中的遗传结构。总的来说，1KG中的东亚人群参考数据更符合江苏常熟地区汉族人群的遗传特征。

    法医遗传学微单倍型二代测序

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    血清色氨酸、酪氨酸与阿尔茨海默病之间的关系

    任蜀江敬小钧张华
    435-446页
    查看更多>>摘要：目的 越来越多的研究表明，代谢物的失衡与阿尔茨海默病(Alzheimer'sdisease，AD)之间存在密切的联系。近年来，代谢组学的发展使研究AD周围代谢的特征性变化成为可能。有研究表明，血清色氨酸(tryptophan，Trp)、酪氨酸(tyrosine，Tyr)水平与轻度认知功能障碍(mild cognitive impairment，MCI)、AD相关。本文拟进一步阐明MCI和AD中色氨酸、酪氨酸水平的特征。方法 将来自阿尔茨海默病神经影像学倡议1(Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative-1，ADNI-1)队列的765位参与者，分为认知正常(cognitive normal，CN，n=207)、稳定性轻度认知功能障碍(stable mild cognitive impairments，sMCI，n=201)、进行性认知功能障碍(progressive mild cognitive impairments，pMCI，n=171)和AD所致痴呆(n=186)。分析血清色氨酸、酪氨酸对MCI、AD是否具有诊断价值。分析在不同诊断组中，血清色氨酸、酪氨酸分别与脑脊液生物标志物、脑结构、脑代谢及认知功能之间的关系。结果 与CN组相比，sMCI、pMCI、AD组血清色氨酸水平偏低。pMCI组、AD组血清酪氨酸水平显著低于CN组。血清色氨酸对pMCI、AD有诊断价值。血清酪氨酸仅对AD有诊断价值。结论 血清色氨酸、酪氨酸有助于AD的早期诊断。色氨酸、酪氨酸的检测可以为AD的病理学机制研究提供新思路。血清色氨酸、酪氨酸与AD核心标志物、认知功能、脑结构、脑代谢之间均无明显相关性，故血清色氨酸、酪氨酸可能不是AD较好的外周生物标志物。

    阿尔茨海默病血清色氨酸血清酪氨酸轻度认知功能障碍

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    基于卷积神经网络-长短期记忆神经网络模型利用光学体积描记术重建动脉血压波信号

    吴佳泽梁昊陈明
    447-458页
    查看更多>>摘要：目的 直接动脉血压(arterial blood pressure，ABP)连续监测是侵入式的，传统袖带式的间接血压测量法无法实现连续监测。既往利用光学体积描记术(photoplethysmography，PPG)实现了连续无创血压监测，但其为收缩压和舒张压的离散值，而非ABP波的连续值，本研究期望基于卷积神经网络-长短期记忆神经网络(CNN-LSTM)利用PPG信号波重建ABP波信号，实现连续无创血压监测。方法 构建CNN-LSTM混合神经网络模型，利用重症监护医学信息集(medical information mart for intensive care，MIMIC)中的PPG与ABP波同步记录信号数据，将PPG信号波经预处理降噪、归一化、滑窗分割后输入该模型，重建与之同步对应的ABP波信号。结果 使用窗口长度312的CNN-LSTM神经网络时，重建ABP值与实际ABP值间误差最小，平均绝对误差(mean absolute error，MAE)和均方根误差(root mean square error，RMSE)分别为2。79 mmHg和4。24 mmHg，余弦相似度最大，重建ABP值与实际ABP值一致性和相关性情况良好，符合美国医疗器械促进协会(Association for the Advancement of Medical Instrumentation，AAMI)标准。结论 CNN-LSTM 混合神经网络可利用PPG信号波重建ABP波信号，实现连续无创血压监测。

    连续无创血压监测容积脉搏波动脉血压波卷积神经网络长短期记忆神经网络混合神经网络

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    BLUF蛋白TePixD Y8F突变体的结构

    胡睿行周雅琳林霖丁蓓...
    459-467页
    查看更多>>摘要：目的 TePixD(T110078)是一种来自细长嗜热聚球藻(Thermosynechococcus elongatus BP-1)的 blue light-using flavin(BLUF)感光蛋白。TePixD蛋白在FAD 口袋周围有一个保守的Tyr8-Gln50-Met93三联体，以介导质子偶联电子转移(proton-coupled electron transfer，PCET)过程。但具体的光响应机制有待进一步研究。本文的目的是解析TePixD在光响应关键位点突变体的结构以及生化性质，以此分析TePixD的光响应过程。方法 利用X射线衍射法解析TePixDY8F突变体的晶体结构，Tyr8侧链在PCET过程中有重要作用，而突变体Phe8的侧链失去了羟基从而使分子无法介导PCET。本文比较了TePixD野生型和Y8F突变体之间的结构，并比较了同蛋白家族的SyPixDY8F与TePixDY8F的结构。此外，使用多角度光散射法分析几种TePixD在光响应关键位点突变体(Y8F、Q50L、W91F、Y8F/W91F和Q50L/W91F)在溶液中的生化特性。结果 本文以2。54 Å分辨率解析了TePixD Y8F突变体的晶体结构，发现其与TePixD野生型的整体结构相似，而与SyPixD Y8F存在显著差异。生化分析表明，对比黑暗和光照条件时，TePixD突变体与野生型的分子质量变化以及洗脱峰表现出差异，表明突变体对光诱导蛋白质构象变化产生干扰。结论 本文的结构测定和生化分析为揭示BLUF蛋白的光响应机制提供了新信息。

    TePixD光感受器寡聚体光响应

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    深度学习图像识别辅助原子力显微镜单细胞力学特性精准高效探测

    吕晓龙李密
    468-480页
    查看更多>>摘要：目的 原子力显微镜(AFM)的出现为生命科学研究提供了强大工具，特别是AFM压痕实验技术已成为细胞力学特性探测的重要方法，从单细胞尺度为生理病理活动过程带来了大量新的认识，是对传统生化集群平均研究方法的有力补充。然而现有AFM压痕实验技术存在着依赖人工、效率低下等不足，严重制约了其在生命科学领域的实际应用。本文通过将光学显微成像自动目标识别技术与AFM压痕技术结合，建立了单个游离态细胞及聚团生长细胞的力学特性精准高效测量方法。方法 利用YOLO深度学习算法识别出光学图像中细胞的中心部位，并通过嵌入视觉转换器(ViT)模块的双UNet神经网络模型对细胞边缘部位进行精确分割，同时采用模板匹配算法对光学图像中AFM微球探针进行定位，在此基础上自动确定AFM探针上的微球针尖与细胞不同部位之间的空间位置关系，进而对细胞中心部位和边缘部位的力学特性进行快速测量。选取HEK293(人胚胎肾细胞)和HGC-27(人未分化胃癌细胞)两种细胞进行验证实验，并利用Hertz模型对获取的力曲线进行分析以得到细胞杨氏模量。结果 在深度学习光学图像自动识别导引下可将AFM探针准确移动至细胞不同部位(中心和边缘)进行力学特性测量，同时实验结果表明，本文提出的方法不仅可对单个游离态细胞进行可靠测量，也适用于聚团生长的细胞。结论 深度学习图像识别在辅助AFM单细胞力学特性精准高效探测方面具有巨大潜力，将深度学习图像识别与AFM结合有助于发展面向生物医学应用的高通量单细胞力学特性测量方法。

    原子力显微镜细胞力学特性光学图像深度学习杨氏模量微球探针

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    "生物钟与健康"通识课程建设与思考

    王田
    481-488页
    查看更多>>摘要：科学类通识课程是高校通识教育中的重要组成部分。本文介绍了清华大学"生物钟与健康"科学类通识课程的建设情况，从课程建设的必要性出发，介绍课程的教学内容设计和评价标准，分析课程开课情况，并对未来课程规划进行讨论:课程已开设3个学期，选课学生已覆盖了全校27个院系，学生评教成绩优异。通过课程学习，学生自述生活习惯有明显改善，对生物学研究的思维方式和方法的理解有显著提升;课程在教学内容和教学方法上有关键创新点。本门课程建设的思路和方法，对高校科学类通识课程建设具有借鉴意义。

    生命科学生物钟通识教育课程建设

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    科教融合栏目征稿启事

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    生物化学与生物物理进展/15天审稿/30天发表/

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