Moderate mutation rate in the SARS coronavirus genome and its implications

Background: The outbreak of severe acute respiratory syndrome (SARS) caused a severe global epidemic in 2003 which led to hundreds of deaths and many thousands of hospitalizations. The virus causing SARS was identified as a novel coronavirus (SARS-CoV) an

Determination of SARS-coronavirus by a microfluidic chip system

We have developed a new experimental system based on a microfluidic chip to determine severe acute respiratory syndrome coronavirus (SARS-Cov). The system includes a laser-induced fluorescence microfluidic chip analyzer, a glass microchip for both polymerase chain reaction (PCR) and capillary electrophoresis, a chip thermal cycler based on dual Peltier thermoelectric elements, a reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) SARS diagnostic kit, and a DNA electrophoretic sizing kit. The system allows efficient cDNA amplification of SARS-CoV followed by electrophoretic sizing and detection on the same chip. To enhance the reliability of RT-PCR on SARS-CoV detection, duplex PCR was developed on the microchip. The assay was carried out on a home-made microfluidic chip system. The positive and the negative control were cDNA fragments of SARS-CoV and parainfluenza virus, respectively. The test results showed that 17 positive samples were obtained among 18 samples of nasopharyngeal swabs from clinically diagnosed SARS patients. However, 12 positive results from the same 18 samples were obtained by the conventional RT-PCR with agarose gel electrophoresis detection. The SARS virus species can be analyzed with high positive rate and rapidity on the microfluidic chip system.

Phage M13Ko7 Detection With Biosensor Based On Imaging Ellipsometry And Afm Microscopic Confirmation

A rapid detection and identification of pathogens is important for minimizing transfer and spread of disease. A label-free and multiplex biosensor based on imaging ellipsometry (BIE) had been developed for the detection of phage M13KO7. The surface of silicon wafer is modified with aldehyde, and proteins can be patterned homogeneously and simultaneously on the surface of silicon wafer in an array format by a microfluidic system. Avidin is immobilized on the surface for biotin-anti-M13 immobilization by means of interaction between avidin and biotin, which will serve as ligand against phage M13KO7. Phages M13KO7 are specifically captured by the ligand when phage M13KO7 solution passes over the surface, resulting in a significant increase of mass surface concentration of the anti-M13 binding phage M13KO7 layer, which could be detected by imaging ellipsometry with a sensitivity of 10(9) pfu/ml. Moreover, atomic force microscopy is also used to confirm the fact that phage M13KO7 has been directly captured by ligands on the surface. It indicates that BIE is competent for direct detection of phage M13KO7 and has potential in the field of virus detection. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

分子系统学分析平台的建立和应用

分子系统学建立在实验和计算的基础之上。DNA快速测序技术的普及为分子系统学家提供了大量数据，而序列分析技术则是探索数据发现知识的重要工具。在基因组时代，随着大量模式生物完整基因组序列的获得，分子系统学正面临着前所未有的机遇和挑战。一方面，生命之树计划有助于确定新的模式生物和开展相应的基因组计划;另一方面，模式生物的基因组计划有助于阐明它们之间的进化关系和基因组的进化模式。更为重要的是，分子系统学序列分析技术已经发展成为探索与整合基因组数据的强有力工具，从而在生命科学中发挥重要作用。事实上，分子系统学和基因组学的相互渗透正在形成一门崭新的交叉学科——系统发育基因组学。 为了奠定分子系统学研究中信息管理和数据分析工作的坚实基础，我们建立了分子系统发育分析平台。该平台为研究人员提供专业数据库服务和数据分析技术支持，以及相关的网络资源。 分子系统发育分析平台包括了3个专业数据库。第一个是DNA凭证标本数据库。该数据库中的记录包括了7项字段：英文科名、中文科名、物种拉丁名、采集人、采集号、采集地和采集时间。用户可以通过设定单个或多个字段的取值进行检索。截止2004年6月1日，该数据库共包括3491条标本记录。第二个是引物数据库。PCR引物是分子系统学实验的重要条件之一。该数据库中的记录包括3项字段：引物名称、序列内容和退火温度。用户可以通过设定单个或多个字段的取值进行检索。截止2004年6月1日，该数据库共包括170条用于扩增植物细胞核、叶绿体和线粒体基因组DNA序列的引物记录。第三个是生物计算数据库。该数据库为研究人员提供传输和保存序列分析数据和结果文件的服务。 为了确保数据库的安全性和使用性，我们开发了数据库的接口和检索工具，以及系统管理员和用户资格认证程序。通过前者，使用者可以进行数据的上传、下载、管理和检索等操作。而后者则是对不同使用者身份和权限进行设定。管理员的权限高于用户，主要负责本系统的日常维护和管理工作，以及对新增管理员和用户进行资格认证。 分析技术支持旨在帮助用户快速掌握常用的系统发育分析方法，进行有效的数据分析，从复杂的统计学算法和计算机程序中解放出来，将精力集中于计算结果的生物学解释。在该部分中，我们首先简要介绍了常用的分析方法，并且针对分子系统学中的不同问题提供了相应的解决方案。这些问题包括：系统发育重建、替代速率和分歧时间的估计、祖先分布区的重建、性状进化假说的检验、以及密码子水平适应性进化的检测。我们特别强调了似然比检验和贝叶斯推测作为方法论上的重要进展在分子系统学中所发挥的关键作用。本部分还包括大量常用的分子系统学程序或软件包及其快速使用说明和命令模块。下载安装之后，用户即可按照说明使用命令模块进行数据分析。 此外，该平台还提供了一些常用的网络资源地址，如生物信息中心、分子进化和系统发育实验室、专业期刊和相关数据库等。 最后还给出了4个应用实例，即针对特定分子系统学问题的解决方案和初步的分析结果。 第一个例子说明系统发育重建方法的应用。为了确定杨梅科的系统学位置，对6种DNA序列和叶绿体trnL-F区内的间隔性状进行了分析。单个分析表明这6种序列之间在系统学信息上存在显著差异。叶绿体基因组序列的合并分析强烈支持杨梅科和（木麻黄科，（桦木科，核果桦科））的姐妹群关系，而间隔性状的存在能够充分提高其分辨率和支持率。 第二个例子说明如何推测历史生物地理学过程。我们对壳斗目8科25属植物叶绿体基因组的trnL-F、matK、rbcL和atpB的合并序列进行了最大简约分析，得到唯一的最大简约树。基于该系统树和25属植物的地理分布数据，采用扩散－替代分析方法重建了系统树每个节点上的祖先分布区，推测了壳斗目的分布历史。结果表明，壳斗目的历史生物地理学过程由3次替代事件和20次扩散事件组成。其中最重要的替代事件是由于冈瓦纳大陆和劳亚大陆分离所导致的南青冈科及其姐妹群之间的分化。另外，在壳斗科和核心高等金缕梅类中多次发生从欧亚大陆到北美洲、甚至南美洲的平行扩散事件。 第三个例子说明如何估计分歧时间。我们仍然使用扩散－替代分析中所用的最大简约树作为分析的依据，并根据等级制似然比检验确定的最优替代模型对该系统树的支长进行了最大似然优化。似然比检验表明，该系统树不服从分子钟假说。我们以冈瓦纳大陆和劳亚大陆分离的地质事件和5个属的最早化石记录作为标定点，采用罚分似然法在没有分子钟的条件下估计了壳斗目的科间分歧时间。结果表明，绝大多数科间分歧事件都发生在白垩纪。 第四个例子说明如何检测密码子水平的适应性进化。分支间可变选择压力模型的似然比检验表明SARS冠状病毒的S基因在跨种传播过程中发生了正选择。

Polymorphisms in the C-type lectin genes cluster in chromosome 19 and predisposition to severe acute respiratory syndrome coronavirus (SARS-CoV) infection

Background: Polymorphisms of CLEC4M have been associated with predisposition for infection by the severe acute respiratory syndrome coronavirus (SARS-CoV). DC-SIGNR, a C-type lectin encoded by CLEC4M, is a receptor for the virus. A variable number tandem

Phylogeny of SARS-CoV based on high-dimensional information geometry

We proposed a novel methodology, which firstly, extracting features from species' complete genome data, using k-tuple, followed by studying the evolutionary relationship between SARS-CoV and other coronavirus species using the method, called "High-dimensional information geometry". We also used the mothod, namely "caculating of Minimum Spanning Tree", to construct the Phyligenetic tree of the coronavirus. From construction of the unrooted phylogenetic tree, we found out that the evolution distance between SARS-CoV and other coronavirus species is comparatively far. The tree accurately rebuilt the three groups of other coronavirus. We also validated the assertion from other literatures that SARS-CoV is similar to the coronavirus species in Group I.

SARS流行预测分析

表面上突如其来的SARS本质上却有极规律的内在发展演化机制,遵从初始缓慢增长、加速、减速和稳定终止四个阶段总体道路,自然和社会生活领域众多事件演化都符合这一规律,因而可以运用广义的Logistic生长模型进行描述.基于先期流行的广东SARS感染病例数据,以及尚未结束的北京、全国2003年SARS流行统计数据,借助于最优化分析技术,运用广义的Logistic生长模型对该事件演化特征参量进行了辨识;在此基础上,又借助于广义生长模型的特例--Gompertz函数进行了演化过程的预测,并与其他生长模型结果进行了比较.研究表明,生长模型模拟结果均与实际数据有很好的一致性,可以用来预测事件的发生演化过程,此次SARS事件堪称生长模型的经典实例.

抗SARS人源单链抗体H12的表达及复性

从SARS免疫抗体库获得的一株抗SARS-CoV人源单链抗体H12,亟待鉴定.为了快速制备大量具有生物活性的单链抗体H12,构建了pET28a-H12原核高表达载体,表达量占菌体总蛋白质30%以上.采用稀释复性和分子筛柱复性两种方法对包涵体蛋白进行复性与纯化,结果显示两种方法都能使得单链抗体复性.与稀释复性法相比,柱复性效果更好,其抗原结合活性是稀释复性法的1.51倍.柱复性后的单链抗体亲和力测定的解离常数Kd为73.5nmol/mL.为进一步研究单链抗体H12的功能奠定了基础.

Investigation of Interactions between Two Monoclonal Antibodies and SARS Virus with a Label-Free Protein Array

The investigation of interactions between two kinds of monoclonal antibodies and SARS virus with a label-free protein array technique were presented in this paper. The performance consists of three parts: a surface modification for ligand immobilization/surface, a protein array fabrication with an integrated microfluidic system for patterning, packaging and liquid handling, and a protein array reader of imaging ellipsometer. This revealed the technique could be used as an immunoassay for qualitative and quantitative detection as wen as kinetic analysis of biomolecule interaction.