脱氧核糖核酸(DNA)生物传感器的研究现状(Ⅰ)

简要阐述了核酸杂交分析的传统方法和原理,由此对近年来发展起来的ＤＮＡ压电生物传感器、光学生物传感器和光导纤维生物传感器的原理和应用研究作了详细介绍。     

基于BERT和CNN的基因剪接位点识别

随着高通量测序技术的发展,海量的基因组序列数据为了解基因组的结构提供了数据基础。剪接位点识别是基因组学研究的重要环节,在基因发现和确定基因结构方面发挥着重要作用,且有利于理解基因性状的表达。针对现有模型对脱氧核糖核酸（DNA）序列高维特征提取能力不足的问题,构建了由BERT(Bidirectional Encoder Representations from Transformer)和平行的卷积神经网络（CNN）组合而成的剪接位点预测模型——BERT-splice。首先,采用BERT预训练方法训练DNA语言模型,从而提取DNA序列的上下文动态关联特征,并且使用高维矩阵映射DNA序列特征;其次,采用人类参考基因组序列hg19数据,使用DNA语言模型将该数据映射为高维矩阵后作为平行CNN分类器的输入进行再训练;最后,在上述基础上构建了剪接位点预测模型。实验结果表明,BERT-splice模型在DNA剪接位点供体集上的预测准确率为96.55%,在受体集上的准确率为95.80%,相较于BERT与循环卷积神经网络（RCNN）构建的预测模型BERT-RCNN分别提高了1.55%和1.72%;同时,...     

石墨烯与双链DNA分子复合结构电导性的c-AFM研究

利用导电原子力显微镜(conductive atomic force microscope,c-AFM)的扭转共振隧穿电流模式,在绝缘衬底云母上对还原石墨烯(rGO)和DNA构成的复合体导电性做了初步的测量。测量结果表明,石墨烯能很好地吸附双链DNA分子形成连接复合体,c-AFM实验证明复合体中的双链DNA分子不具有长程电子输运能力。石墨烯-DNA复合体电导能力的测量对利用石墨烯及DNA分子进行分子器件构建研究具有参考价值,同时实验测量方法具有一定的实用意义。     

血清高迁移率组蛋白B1、可溶性晚期糖基化终末产物受体、脱氧核糖核酸酶与TACE早期疗效相关性研究

【摘要】 目的 探讨原发性肝癌患者血清高迁移率组蛋白B1（HMGB1）、人可溶性晚期糖基化终末产物（sRAGE）、脱氧核糖核酸酶（DNase）对TACE近期疗效的评估价值。 方法 对收住的42例患者（共计56次TACE治疗）分别在TACE术前、术后24 h采集外周静脉血标本,用ELISA法检测外周血清中HMGB1、sRAGE、DNase的表达水平。根据mRECIST标准进行TACE术后疗效评估,将完全缓解+部分缓解+疾病稳定的病例归为获益组,疾病进展者归为无效组。比较TACE术前、术后,获益组及无效组之间的血清HMGB1、sRAGE、Dnase的表达水平,并进行统计学分析。 结果 TACE术前与术后24 h血清HMGB1、sRAGE、DNase表达水平比较差异有显著统计学意义（ P =0.003, P =000, P =0.001）,且术后较术前呈升高趋势。56例次TACE中,24例次为稳定（SD）,2例次部分缓解（PR）,30例次为肿瘤进展（PD）,将SD和PR患者归为获益组（ n =26）,PD患者为无效组( n =30)。在TACE术前,获益组与无效组血清HMGB1、DNase表达水平比较差异无统计意义（ P =0.395, P =0.091）;在TACE术后24 h,血清HMGB1、DNase在获益组和无效组对比差异也无统计学意义（ P =0.354, P =0.182）。而sRAGE在获益组与无效组之间的表达水平在术前差异无统计学意义（ P =0.143）,而在术后24 h,两组间sRAGE表达水平差异有统计学意义（ P =0.030）。 结论 ①TACE术后血清HMGB1、sRAGE、DNase表达水平较术前升高;②中晚期肝癌患者外周血清中sRAGE与TACE疗效相关,可以作为TACE治疗肝癌疗效早期评估的指标。

     

纳米Ag链的制备及其在聚氨酯基柔性导电复合材料中的应用

针对柔性聚合物基导电复合材料的导电性差和柔性差这2个关键问题,分别从导电填料的柔性化及降低填料含量2方面着手,以脱氧核糖核酸（DNA）大分子链作为模板,制备了大小均一、链状排列的柔性纳米Ag链及纳米Ag链填充的聚氨酯基柔性导电复合材料。利用SEM对纳米Ag链/Ag包Cu粉/聚氨酯导电复合材料的界面结构进行了表征,探讨了纳米Ag链/Ag包Cu粉/聚氨酯导电复合材料导电性及柔性的机制。研究发现:保持导电填料总质量分数为76%、纳米Ag链的质量分数为4%时,纳米Ag链/Ag包Cu粉/聚氨酯导电复合材料的电阻率及形变前后的电阻变化比值达到最佳值,分别为2.13×10-4 Ω·cm和3.6;当以纳米Ag链为单一填料时,制得的纳米Ag链/聚氨酯导电复合材料具有优异的柔性;泡沫法制备的纳米Ag链/聚氨酯导电复合材料可以在低填料质量分数时达到更高的导电性,当纳米Ag链质量分数为60%时,方阻为56 Ω/sq,低于共混法制备的填料质量分数为65%时的纳米Ag链/聚氨酯导电复合材料（98 Ω/sq）。      

牛皮革PCR鉴别方法研究

本研究比较了不同的DNA提取方法,最终运用苯酚-氯仿抽提法成功地从牛皮革样品中提取获得质量较高的DNA,建立了牛皮革DNA的提取方法。该方法充分考虑了皮革材料的特殊性,利用裂解缓冲液释放皮革中的核酸,采用高浓度盐溶液除去溶液中的蛋白质,用苯酚、氯仿混合溶液进一步除去蛋白,最终获得纯化的皮革DNA。根据牛线粒体基因序列设计特异性的扩增引物,成功地从皮革样品DNA中扩增出271 bp的牛内源基因片段。本方法通过分析皮革样品中的遗传学信息来鉴定皮革种类,特异性强、灵敏度高,可广泛应用于皮革的鉴别与分类中。     

DNA计算与数据加密标准

DNA计算就是借助某些生物酶对特定的DNA链进行一系列的生物操作。在简要介绍了DNA链上的生物操作及Adleman破解有向哈密儿顿路问题的DNA算法后,重点讨论了Boneh用DNA计算机破解DES的方法,并指出可利用DES算法的一个互补特性将破解DES的时间缩短大约一半。最后分析了用类似于Boneh的方法破解AES算法的可能性。     

杨树菇中一种脱氧核糖核酸酶的纯化及其性质

目的分离纯化杨树菇子实体中脱氧核糖核酸酶,并对其性质进行分析。方法通过80%饱和(NH4)2SO4沉淀、Blue Sepharose 6 Fast Flow、DEAE-Sepharose Fast Flow和SP-Sepharose Fast Flow层析方法,从杨树菇子实体中分离纯化一种脱氧核糖核酸酶。SDS-PAGE和活性SDS-PAGE测定相对分子质量,采用琼脂糖凝胶电泳和紫外分光光度法分析其酶学性质,并检测pH、温度、Mg2+和EDTA浓度对酶活性的影响。结果经纯化得到了一种脱氧核糖核酸酶,其相对分子质量为31000。该酶对超螺旋质粒DNA、λDNA、ssDNA和dsDNA均具有降解活性,对dsDNA的降解活性略高于ssDNA,且酶活性依赖于二价金属阳离子。该酶的最适pH值范围为7.5～9.6,50℃时相对酶活性最高。结论从杨树菇子实体中纯化的脱氧核糖核酸酶属于一种非限制性脱氧核糖核酸内切酶。     

DNA分子计算模型

The field of practical DNA computing opened in 1994 with Adleman's paper,in which a laboratory experi-ment involving DNA molecules was used to solve a small instance of the Hamiltonian Path problem. The characteris-tic of this computation is its powerful ability in parallelism,its huge storage and high energy efficiency. This paper mainly introduces the principles of DNA computing and the sticker computing model.     

混沌系统和DNA编码的并行遥感图像加密算法

目的 针对传统基于混沌系统的图像加密算法在加密遥感图像时存在速度差、安全性不足等问题,提出一种混沌系统和脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid,DNA）编码的并行遥感图像加密算法,提升图像加密的效率和安全性。方法 利用明文图像的安全散列算法256（secure Hash algorithm 256,SHA-256）哈希值修改混沌系统的参数和初始值,提高算法的明文敏感性,并通过2维Hénon-Sine映射置乱图像,打乱像素之间的分布规律;然后利用图形处理器（graphics processing unit,GPU）并行计算密钥序列,缩短加密时间,通过选择多个高维混沌系统和修改混沌系统初始值确保密钥序列的随机性;最后利用密钥序列和GPU对图像进行DNA并行加密,得到最终的密文图像。在DNA并行加密过程中,生成一种DNA-S盒,对DNA编码进行非线性替换。结果 在遥感图像以及普通彩色图像上的仿真实验和安全性分析结果表明,本文算法在加密遥感图像上速度达到80 Mbit/s以上,密钥空间大于10²⁰⁰,信息熵趋近于8,密文图像直方图平坦均匀,且通过了美国国家标准与技术研究院（National Institute of Standards and Technology,NIST）随机测试以及卡方检验;与其他算法相比,本文算法在密钥空间、相邻像素相关性、像素改变率（number of changing pixel rate,NPCR）、统一平均变化强度（unified averaged changed intensity,UACI）和信息熵等评价指标上更接近理想值。结论 本文算法在大幅提升加密速度的同时,保证算法足够安全,能够抵抗各种攻击,适合遥感图像以及大容量图像的保密存储和网络传输。