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Development of Neutralizing Antibodies against Zika Virus Based on Its Envelope Protein Structure 被引量:2
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作者 Chunpeng Yang Rui Gong Natalia de Val 《Virologica Sinica》 SCIE CAS CSCD 2019年第2期168-174,共7页
As we know more about Zika virus(ZIKV), as well as its linkage to birth defects(microcephaly) and autoimmune neurological syndromes, we realize the importance of developing an efficient vaccine against it. Zika virus ... As we know more about Zika virus(ZIKV), as well as its linkage to birth defects(microcephaly) and autoimmune neurological syndromes, we realize the importance of developing an efficient vaccine against it. Zika virus disease has affected many countries and is becoming a major public health concern. To deal with the infection of ZIKV, plenty of experiments have been done on selection of neutralizing antibodies that can target the envelope(E) protein on the surface of the virion. However, the existence of antibody-dependent enhancement(ADE) effect might limit the use of them as therapeutic candidates. In this review, we classify the neutralizing antibodies against ZIKV based on the epitopes and summarize the resolved structural information on antibody/antigen complex from X-ray crystallography and cryo-electron microscopy(cryo-EM), which might be useful for further development of potent neutralizing antibodies and vaccines toward clinical use. 展开更多
关键词 Zika VIRUS (ZIKV ENVELOPE protein NEUTRALIZING ANTIBODY X-ray CRYSTALLOGRAPHY cryo-electron microscopy (cryo-em)
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岩土材料中冰分布状态的冷冻电镜表征方法
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作者 王子振 王晓康 +3 位作者 申凯翔 苏捷 赵志强 周卫东 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2024年第2期8-12,114,共6页
为从微观角度定量描述冰在岩土材料中的分布特征,基于冷冻电镜技术提出了一种微观尺度的实验表征方法。针对不同冰饱和度人造岩芯样品的二次电子图像和能谱分析图,通过元素含量分布、升华前后图像对比确认了冰在岩土材料中的分布状态。... 为从微观角度定量描述冰在岩土材料中的分布特征,基于冷冻电镜技术提出了一种微观尺度的实验表征方法。针对不同冰饱和度人造岩芯样品的二次电子图像和能谱分析图,通过元素含量分布、升华前后图像对比确认了冰在岩土材料中的分布状态。随着冰饱和度的增加,骨架孔隙被冰填充、骨架颗粒表面被冰包裹区域增大,样品断面更密实平整,岩土骨架的堆积结构特征变弱。在背散射电子图像中,冰的图像比岩土骨架亮度低、灰度高,基于此构建了冰饱和度的数字图像计算方法。该方法计算的升华前冰饱和度与样品预制冰饱和度偏差小于5%,验证了其可靠性。 展开更多
关键词 岩土材料 冷冻电镜 冰分布状态 数字图像分析
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基于SIMD的并行傅里叶空间图像相似度计算 被引量:4
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作者 郭渝洛 边浩东 +3 位作者 董润婷 唐嘉豪 王晓英 黄建强 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第11期247-253,共7页
在冷冻电镜三维重建计算模型中,傅里叶空间图像相似度算法被频繁调用,大量的计算开销导致模型整体运行速度变慢。针对该问题,提出一种基于SIMD的并行傅里叶空间图像相似度算法。通过手动负载均衡方式最大化CPU的线程使用率,添加AVX-512... 在冷冻电镜三维重建计算模型中,傅里叶空间图像相似度算法被频繁调用,大量的计算开销导致模型整体运行速度变慢。针对该问题,提出一种基于SIMD的并行傅里叶空间图像相似度算法。通过手动负载均衡方式最大化CPU的线程使用率,添加AVX-512指令集增强CPU矢量寄存器的作用,同时设计高效的数据结构提升内存访问效率。在Intel Xeon Platinum 9242平台上的实验结果表明,与原始的OpenMP并行模型相比,经该算法优化后的程序可获得平均5.132倍的加速比,并且具有较强的鲁棒性。 展开更多
关键词 冷冻电镜 负载均衡 缓存 单指令多数据流矢量化 傅里叶空间 图像相似度计算 并行计算
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单颗粒冷冻电镜技术在核糖体抗生素耐药机理研究中的应用 被引量:3
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作者 王婧芬 华孝挺 +4 位作者 张小东 吴航军 张兴 俞云松 吴永平 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期550-555,共6页
抗生素是现代医学的基础,随着抗生素在临床上广泛长期应用,细菌的耐药性日益显著,已成为人类健康的威胁。核糖体负责翻译遗传信息合成细胞中的所有蛋白质,是抗生素的主要靶点之一。本文从显微结构层次对核糖体抗生素的耐药性机理进行了... 抗生素是现代医学的基础,随着抗生素在临床上广泛长期应用,细菌的耐药性日益显著,已成为人类健康的威胁。核糖体负责翻译遗传信息合成细胞中的所有蛋白质,是抗生素的主要靶点之一。本文从显微结构层次对核糖体抗生素的耐药性机理进行了总结,论述了核糖体基因突变,核糖体修饰及核糖体的保护机制导致细菌耐药性产生的分子机理,展望了未来冷冻电镜显微技术在揭示核糖体抗生素耐药性机理研究中的作用和前景。 展开更多
关键词 冷冻电镜 抗生素 细菌耐药性 核糖体 核糖体基因突变
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Structural dynamics of the yeast Shwachman- Diamond syndrome protein (Sdol) on the ribosome and its implication in the 60S subunit maturation
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作者 Chengying Ma Kaige Yan +7 位作者 Dan Tan Ningning Li Yixiao Zhang Yi Yuan Zhifei Li Meng-Qiu Dong Jianlin Lei Ning Gao 《Protein & Cell》 SCIE CAS CSCD 2016年第3期187-200,共14页
The human Shwachman-Diamond syndrome (SDS) is an autosomal recessive disease caused by mutations in a highly conserved ribosome assembly factor SBDS. The functional role of SBDS is to cooperate with another assembly... The human Shwachman-Diamond syndrome (SDS) is an autosomal recessive disease caused by mutations in a highly conserved ribosome assembly factor SBDS. The functional role of SBDS is to cooperate with another assembly factor, elongation factor l-like (Eft1), to pro- mote the release of eukaryotic initiation factor 6 (elF6) from the late-stage cytoplasmic 60S precursors. In the present work, we characterized, both biochemically and structurally, the interaction between the 60S subunit and SBDS protein (Sdolp) from yeast. Our data show that Sdolp interacts tightly with the mature 60S subunit in vitro through its domain I and II, and is capable of bridging two 60S subunits to form a stable 2:2 dimer. Structural analysis indicates that Sdolp bind to the ribosomal P-site, in the proximity of uL16 and uL5, and with direct contact to H69 and H38. The dynamic nature of Sdolp on the 60S subunit, together with its strategic binding position, suggests a surveillance role of Sdolp in monitoring the conformational maturation of the ribosomal P-site. Altogether, our data support a con- formational signal-relay cascade during late-stage 60S maturation, involving uL16, Sdolp, and Efllp, which interrogates the functional P-site to control the departure of the anti-association factor elF6. 展开更多
关键词 ribosome biogenesis SBDS SDS Sdol cryo-electron microscopy cryo-em
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Structural biology revolution led by technical breakthroughs in cryo-electron microscopy
6
作者 Chang-Cheng Yin 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第5期49-58,共10页
Recent technical breakthroughs in cryo-electron microscopy(cryo-EM) revolutionized structural biology, which led to the 2017 Nobel Prize in chemistry being awarded to three scientists, Jacques Dubochet, Joachim Fran... Recent technical breakthroughs in cryo-electron microscopy(cryo-EM) revolutionized structural biology, which led to the 2017 Nobel Prize in chemistry being awarded to three scientists, Jacques Dubochet, Joachim Frank, and Richard Henderson, who made groundbreaking contributions to the development of cryo-EM. In this review, I will give a comprehensive review of the developmental history of cryo-EM, the technical aspects of the breakthrough in cryo-EM leading to the structural biology revolution, including electron microscopy, image recording devices and image processing algorithms,and the major scientific achievements by Chinese researchers employing cryo-EM, covering protein complexes involved in or related to gene expression and regulation, protein synthesis and degradation, membrane proteins, immunity, and viruses.Finally, I will give a perspective outlook on the development of cryo-EM in the future. 展开更多
关键词 cryo-electron microscopy cryo-em structural biology protein molecular machinery
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冷冻电子显微镜技术进展及环境研究应用 被引量:1
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作者 杨宇洁 巩宇锈 +1 位作者 顾天航 张伟贤 《化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2023年第8期990-1001,共12页
电子显微镜是表征微观粒子结构的必要手段,但预处理过程会对含水样品结构造成破坏,导致结果失真.冷冻电子显微镜(Cryo-EM)技术通过将样品在低温下快速冷冻,使水合样品处于无定形玻璃态冰层内,在保障高真空度要求的同时减少电子辐射对样... 电子显微镜是表征微观粒子结构的必要手段,但预处理过程会对含水样品结构造成破坏,导致结果失真.冷冻电子显微镜(Cryo-EM)技术通过将样品在低温下快速冷冻,使水合样品处于无定形玻璃态冰层内,在保障高真空度要求的同时减少电子辐射对样品的破坏,目前已成为高分辨地观察含水样品原始状态下结构最先进的手段,在生物、材料等领域应用广泛.本综述总结了冷冻电镜在电子元件、成像技术与分辨率等方面的进展,综述了样品制备方法及三维重构技术.鉴于绝大多数环境样品为含水样品,冷冻电镜技术在大气、水体、土壤等环境介质中的应用扩宽和深化了对环境中微纳米粒子本身形态结构和粒子间相互作用关系的理解.我们期待冷冻电镜为环境科学研究带来突破性贡献. 展开更多
关键词 冷冻电镜 快速冷冻 含水样品 玻璃态冰 三维重构 环境化学
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基于小波包变换的冷冻电镜单颗粒重构局域滤波算法 被引量:1
8
作者 赵赫 李雪明 沈渊 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期282-287,共6页
冷冻电镜技术和单颗粒重构算法是获取生物大分子结构的重要方法。对于许多具有局部柔性结构的生物大分子,其重构密度图中柔性区域的重构信噪比会低于其它较为稳定的区域。本文利用小波包变换的时频局部分析能力,定义了一种能够反映重构... 冷冻电镜技术和单颗粒重构算法是获取生物大分子结构的重要方法。对于许多具有局部柔性结构的生物大分子,其重构密度图中柔性区域的重构信噪比会低于其它较为稳定的区域。本文利用小波包变换的时频局部分析能力,定义了一种能够反映重构密度图局域信噪比的指标--小波邻域相关系数,并提出了一种以小波邻域相关系数作为门限准则的局域滤波算法。实验表明该算法在GspD蛋白质重构上有良好效果,能够将分辨率从0.30 nm提高到0.29 nm。 展开更多
关键词 冷冻电镜 单颗粒重构 小波包变换 局域滤波
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埃可病毒11型利用双受体CD55和FcRn侵染细胞的分子结构基础
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作者 牛胜 刘闯 +7 位作者 刘聪聪 刘升 宋洋 张勇 田文霞 赵欣 王培毅 高福 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期67-79,共13页
埃可病毒11型属于小RNA病毒科,肠道病毒属,是B族肠道病毒中的一个重要血清型.埃可病毒11型可导致儿童和青少年脑炎和脑膜炎等疾病,在婴儿和新生儿中导致重症感染甚至致命的病例也时有报道.此外,埃可病毒11型还多次在新生儿和婴幼儿群体... 埃可病毒11型属于小RNA病毒科,肠道病毒属,是B族肠道病毒中的一个重要血清型.埃可病毒11型可导致儿童和青少年脑炎和脑膜炎等疾病,在婴儿和新生儿中导致重症感染甚至致命的病例也时有报道.此外,埃可病毒11型还多次在新生儿和婴幼儿群体中引起暴发性感染,如2019年中国广东省发生的院内感染暴发事件,造成了19例新生儿的感染和5例死亡,严重威胁人类健康和公共卫生安全.CD55是20世纪90年代初发现的部分埃可病毒的吸附受体,该受体可以帮助病毒吸附在细胞表面,但并不能介导病毒完成完整的入侵过程.我们在2019年的研究中,发现了人新生儿Fc受体(neonatal Fc receptor,FcRn)是B族肠道病毒的通用脱衣壳受体,并以埃可病毒6型为例解析了病毒入侵机制.本研究利用冷冻电子显微镜技术,解析了埃可病毒11型在入侵过程中不同pH条件下各阶段的病毒颗粒结构,以及病毒与两受体的复合物,共10个原子或近原子水平高分辨率冷冻电子显微镜结构,并结合表面等离子共振(surface plasmon resonance,SPR)和脂质体模拟试验等分子水平试验,系统地阐述了埃可病毒11型利用CD55和FcRn"双受体系统"入侵细胞的分子机制.埃可病毒11型利用其VP2、VP3结构域与吸附受体CD55的3、4两个短同源重复(short consensus repeat,SCR)结构域结合,结合后病毒颗粒不发生变构.病毒与脱衣壳受体Fc Rn结合之后,开始发生变构,并可在脂质体膜的辅助作用下释放遗传物质完成脱衣壳.与埃可病毒6型不同的是,埃可病毒11型结合FcRn之后在中性条件下即可起始变构.本项研究解析了重要病原埃可病毒11型侵染细胞的分子结构基础,并进一步完善了非囊膜病毒的"双受体"入侵模型. 展开更多
关键词 埃可病毒11型 肠道病毒 冷冻电子显微镜 入侵 双受体系统 CD55 FCRN
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面向GPU的单颗粒冷冻电镜软件RELION并行与优化
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作者 苏华友 温文 李东升 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期409-417,共9页
单颗粒冷冻电镜是结构生物学研究的重要手段之一,基于贝叶斯理论的冷冻电镜3维图像数据处理软件RELION(regularized likelihood optimization)具有很好的性能和易用性,受到广泛关注.然而其计算需求极大,限制了RELION的应用.针对RELION... 单颗粒冷冻电镜是结构生物学研究的重要手段之一,基于贝叶斯理论的冷冻电镜3维图像数据处理软件RELION(regularized likelihood optimization)具有很好的性能和易用性,受到广泛关注.然而其计算需求极大,限制了RELION的应用.针对RELION算法的特点,研究了基于GPU的并行优化问题.首先全面分析了RELION的原理、RELION程序的算法结构及性能瓶颈;在此基础上,针对GPU细粒度体系结构对程序进行优化设计,提出了基于GPU的多级并型模型.为了获得良好的性能,对RELION的数据结构进行重组.为了避免GPU存储空间不足的问题,设计了自适应并行框架.实验结果表明:基于GPU的RELION实现可以获得良好的性能,相比于单CPU,整个应用的加速比超过36倍,计算密集型算法的加速比达到75倍以上.在多GPU上的测试结果表明基于GPU的RELION具有很好的可扩展性. 展开更多
关键词 冷冻电镜 正则化似然优化 图形图像处理器 并行计算 高性能计算
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冷冻电镜图像生物大分子颗粒识别方法研究 被引量:1
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作者 巫小蓉 吴效明 《生物医学工程学杂志》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期1178-1182,共5页
冷冻电镜(Cryo-EM)图像生物大分子颗粒识别是Cryo-EM单颗粒三维重构非常重要的环节。为了满足三维结构分辨率越来越高的要求,需要提取更多的大分子颗粒投影。人工颗粒选择尽管有计算机辅助预选,仍然成为整个三维重构的瓶颈。Cryo-EM图... 冷冻电镜(Cryo-EM)图像生物大分子颗粒识别是Cryo-EM单颗粒三维重构非常重要的环节。为了满足三维结构分辨率越来越高的要求,需要提取更多的大分子颗粒投影。人工颗粒选择尽管有计算机辅助预选,仍然成为整个三维重构的瓶颈。Cryo-EM图像低信噪比和低对比度的特点增大了生物大分子颗粒自动识别的难度。这引起了研究者的关注,很多方法被提出。阐述模板匹配、边缘检测和图像分割方法、基于特征的方法、神经网络、基于DoG的方法和模拟退火算法在Cryo-EM图像生物大分子颗粒识别中的运用,讨论各种方法的特点,并初步探讨未来研究及改进的方向。 展开更多
关键词 颗粒检测 生物大分子三维重构 冷冻电镜 交叉相关 模式识别
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结构生物学的新进展 被引量:1
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作者 张景强 卢炘英 张勤奋 《物理》 CAS 北大核心 2001年第7期407-412,共6页
文章概括地介绍了结构生物学在整个生命科学中的地位 ,结构生物学的研究内容和结构生物学的三种主要的研究方法 [X射线单晶衍射方法、核磁共振 (NMR)方法和电子显微方法 ],介绍了这三种方法在近年来所取得的新成果 .重点介绍了冷冻电子... 文章概括地介绍了结构生物学在整个生命科学中的地位 ,结构生物学的研究内容和结构生物学的三种主要的研究方法 [X射线单晶衍射方法、核磁共振 (NMR)方法和电子显微方法 ],介绍了这三种方法在近年来所取得的新成果 .重点介绍了冷冻电子显微技术结合计算机三维重构技术研究病毒三维结构的方法、特点以及所取得的成果 .并简单介绍了物理学家在结构生物学研究中的作用 . 展开更多
关键词 结构生物学 三维结构 计算机重构方法 病毒 冷冻电子显微技术 核磁共振法
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