Prediction of Functional Consequences of Missense Mutations in ANO4 Gene

The anoctamin (TMEM16) family of transmembrane protein consists of ten members in vertebrates, which act as Ca²⁺-dependent ion channels and/or Ca²⁺-dependent scramblases. ANO4 which is primarily expressed in the CNS and certain endocrine glands, has been associated with various neuronal disorders. Therefore, we focused our study on prioritizing missense mutations that are assumed to alter the structure and stability of ANO4 protein. We employed a wide array of evolution and structure based in silico prediction methods to identify potentially deleterious missense mutations in the ANO4 gene. Identified pathogenic mutations were then mapped to the modeled human ANO4 structure and the effects of missense mutations were studied on the atomic level using molecular dynamics simulations. Our data show that the G80A and A500T mutations significantly alter the stability of the mutant proteins, thus providing new perspective on the role of missense mutations in ANO4 gene. Results obtained in this study may help to identify disease associated mutations which affect ANO4 protein structure and function and might facilitate future functional characterization of ANO4.     

PACAP-38 in Acute ST-Segment Elevation Myocardial Infarction in Humans and Pigs: A Translational Study

Acute myocardial infarction (MI) is one of the most common causes of death worldwide. Pituitary adenylate cyclase activating polypeptide (PACAP) is a cardioprotective neuropeptide expressing its receptors in the cardiovascular system. The aim of our study was to examine tissue PACAP-38 in a translational porcine MI model and plasma PACAP-38 levels in patients with ST-segment elevation myocardial infarction (STEMI). Significantly lower PACAP-38 levels were detected in the non-ischemic region of the left ventricle (LV) in MI heart compared to the ischemic region of MI-LV and also to the Sham-operated LV in porcine MI model. In STEMI patients, plasma PACAP-38 level was significantly higher before percutaneous coronary intervention (PCI) compared to controls, and decreased after PCI. Significant negative correlation was found between plasma PACAP-38 and troponin levels. Furthermore, a significant effect was revealed between plasma PACAP-38, hypertension and HbA1c levels. This was the first study showing significant changes in cardiac tissue PACAP levels in a porcine MI model and plasma PACAP levels in STEMI patients. These results suggest that PACAP, due to its cardioprotective effects, may play a regulatory role in MI and could be a potential biomarker or drug target in MI.     

基于主动学习Kriging模型的地下管线抗震可靠度分析

为提升地下承插式接口铸铁管线抗震可靠度的计算效率,提出基于主动学习Kriging代理模型的Monte Carlo模拟方法(AK-MCS)进行地下管线抗震可靠度计算。采用梁单元模拟管线结构,均布弹簧反映管土相互作用,接口弹簧模拟邻接管道约束作用,建立了地下管线地震响应分析模型;考虑管线接口允许位移、管线埋深、土体容重和内摩擦角等模型参数随机性的影响,以管线接口位移量为安全准则,采用主动学习Kriging模型方法建立管线接口位移响应与随机变量参数关系的代理模型,从而获得管线接口安全状态。算例结果表明,AK-MCS法计算得到的管线失效概率与传统Monte Carlo模拟计算的结果相对误差在5%以内,且AK-MCS法计算时间约为传统Monte Carlo模拟计算时间的2%。因此在进行管线可靠度计算时,主动学习Kriging代理模型方法具有准确性与高效性。     

基于非参数乘法回归模型的农业景观步甲空间分布模拟

农业生产引起的景观变化是导致生物多样性丧失的重要原因,为评估农业景观结构变化对物种多样性的影响,探索农业景观物种空间模拟的方法,研究应用非参数乘法回归(NPMR)模型结合田间步甲取样数据,分析了步甲群落多样性、主要物种存在/不存在与取样点周围边长为200 m景观内景观结构之间的关系,建立研究区物种-景观分布预测模型,结合地理信息系统(GIS)技术建立研究区群落/物种空间分布预测图。结果表明:在群落水平上,景观结构对步甲群落多样性的影响不显著; 在物种水平上,黄斑青步甲(Chlaenius micans)、淡鞘婪步甲(Harpalus pallidipennis)受斑块密度的影响显著(p<0.05),黄斑青步甲、后斑青步甲(Chlaenius posticalis)和单齿婪步甲(Harpalus simplicide)受半自然生境类型数的影响显著(p<0.05),单齿蝼步甲(Scarites terricola)受半自然生境比例的影响显著(p<0.05),而蠋步甲(Dolichus halensis)受景观结构的影响较为复杂。通过模型预测,输出研究区域6个主要物种的空间分布模拟图,进一步分析发现在研究区域内,对景观结构较为敏感的6个步甲物种主要分布在农田与半自然生境相接的狭长地带。因此,利用非参数乘法回归模型可以很好地模拟步甲物种对农田景观结构的响应及其在景观中的空间分布变化。200 m×200 m尺度下,尽管步甲群落多样性不受景观结构的显著影响,但是存在部分步甲物种对景观结构响应显著,但不同物种对景观结构的响应不同。增加农田地块间半自然生境,并合理改善景观配置异质性将有利于对景观结构变化敏感步甲物种的维持。     

基于光纤传感技术的泥石流冲击力测量系统与反演方法

目前水槽实验一般采用压电式压力传感器测量泥石流冲击力,这种传统测量模式的电信号易受电线阻抗效应的影响,且没有考虑测量装置受冲击变形对测量结果所产生的影响。针对以上问题,基于光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感技术,设计了悬臂梁式泥石流冲击力测量系统; 基于泥石流的宾汉体模型和受冲击体的本构关系,构建了包含中心波长最大偏移量、结构材料弹性模量和流深的泥石流最大冲击力反演公式。依据测量系统的力-光耦合效应设计水槽实验,开展了7组不同密度(1.8、1.9、2.0 g·cm^-3)的冲击实验工况。结果表明:①数据之间呈现较好的规律性,光纤布拉格光栅中心波长最大偏移量随着密度的增加而增大,同一密度下光纤布拉格光栅中心波长变化过程与泥石流冲击过程相吻合,从而验证了冲击力反演模型和测量系统之间具有良好的适应性; ②冲击力峰值为30.75～74.06 kPa,冲击力系数为0.92～1.95,与泥石流冲击特性相吻合,进而验证了本测量系统在克服传统压电式压力传感器自身缺陷的同时,亦能实现冲击力的稳定可靠测量。     

稀有金属伟晶岩过度冷却与侵位之关系——基于野外地质观察及年代学的思考

稀有金属伟晶岩的结晶过程是认识其成矿作用的重要方面。前人利用冷却模型所推测出的侵入变质围岩的伟晶岩冷却时间为几天至几千年,但对侵位于花岗岩中伟晶岩的结晶过程缺乏相关研究。基于此,对新疆大喀拉苏及镜儿泉地区稀有金属伟晶岩的野外地质观察及年代学研究显示,两处伟晶岩的侵位模式不同,侵位时花岗岩围岩的温度有别。大喀拉苏1号伟晶岩(年龄为(248.4±2.1)～(228.4±0.3)Ma)主要侵位于较冷花岗岩围岩(年龄为(261.4±2.1)Ma)的席理面,边缘可能出现过度冷却。最新铌钽铁矿U-Pb年代学显示,镜儿泉1号锂辉石伟晶岩形成时代为(250.8±1.0)Ma,熔体侵位于温度较高的花岗岩(年龄为(252.9±1.9)Ma)内部断层,其冷却结晶受花岗岩温度及区域地热梯度制约,冷却时间可能超过3 Ma。综上所述,过度冷却模型的适用性、铌钽铁矿U-Pb同位素体系的封闭温度都需要进一步研究,以解释同位素年龄与冷却模型所得结晶时间的显著差异。     

基于层次认知模型的大学计算机课程多元混合教学模式设计与实施

根据计算思维理论中从知识到能力转变的递进过程,构建了基于层次认知模型的多元混合式教学课程体系和教学模式,并以大学计算机课程为例,以学生自主学习和协作学习为教学出发点,开发、整合出优质教学资源,设计了多样化教学活动,以培养学生综合应用计算机的软硬件知识解决本专业的实际问题为目的,最终应用到“SPOC+翻转课堂”混合教学中,达到教学目标。     

基于改进AHP-FCE模型的多指标拟态表决算法

为了提高拟态防御中表决的准确性,提出了一种基于改进层次分析-模糊综合评价（AHP-FCE）模型的多指标拟态表决算法.针对传统AHP-FCE模型中判断矩阵一致性检验的缺点,对判断矩阵的构造方法进行了改进,构造具有一致性的判断矩阵,无须一致性校验和调整.基于该改进模型,综合分析了拟态表决中的一致度、历史置信度、异构度指标,将拟态表决转化为模糊评价过程.仿真结果表明,与一致表决相比,该算法能有效提高表决的正确率,提升拟态系统的整体安全性能.     

基于抽象原则和模型检测的网络协议安全分析

提出了一种可以缓解状态空间爆炸的抽象原则,对模型设计过程中的辅助变量、报文字段、自动状态机数量进行科学约简,在尽量不影响验证结果准确度的前提下,降低了模型的复杂度.在此基础上,提出了一种半自动化建模框架,只需用户提供少量必须的输入,不需要学习语法,就可以自动生成具有统一规范的模型,方便研究人员查阅和使用.实验结果表明,采用所提的抽象原则和半自动化建模框架创建的模型,可以验证网络协议的相关属性.     

侧向土体影响下盾构隧道引起上覆管线变形

目前盾构隧道开挖对邻近管线影响的理论研究一般基于Winkler地基模型和Pasternak地基模型,较少考虑精度更高的Kerr地基模型及管线侧向土体影响对管线变形的约束作用. 将管线简化成Euler-Bernoulli梁搁置在Kerr地基模型上,利用差分法得到盾构隧道引起上覆管线竖向位移半解析解,在此基础上进一步推导考虑管线侧向土体影响的Kerr地基模型差分解. 通过与已有工程案例和离心机数据对比,验证Kerr地基模型相比于其他地基模型的优越性,也验证了考虑管线侧向土体影响的Kerr地基模型计算结果更加符合实测数据. 参数分析表明, 随着隧道开挖地层损失率和土体弹性模量的增大,管线的竖向位移和弯矩均增大;随着管线与隧道夹角的增大,管线的竖向位移和弯矩均减小.