DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 3. 结果 3.1. Morris水迷宫法对大鼠空间学习记忆能力测定结果 在Morris水迷宫内，PD模型鼠基本沿池壁游泳，其轨迹随机均匀的分布于四个象限(图1(a))，且该PD模型鼠并没有经过原先放置平台的位置；正常对照组大鼠有较多路线处于Morris水迷宫中央(图1(b))，在目标象限所游动的路线最多，其次是位于平台相邻的两个象限，很少跨至对侧象限，并且有穿过原先放置平台的位置。大鼠游泳的轨迹的差异表明了其空间搜索能力的差异。 大鼠Morris水迷宫探查训练实验结果见表2。由表可见，PD模型大鼠每分钟在目标象限的时间为11.9 ± 2.91 s，极显著少于正常对照组大鼠的15.5 ± 3.41 s (p < 0.01，图1(a))；PD模型组在目标象限所经过的路程为290.7 ± 88.77 cm/min，亦比正常对照组的370.8 ± 82.37 cm/min显著减少(P < 0.05，图1(b))。提示帕金森病动物获取经验的能力和完成某一特定任务的能力均有下降，即空间学习及空间工作记忆均存在一定障碍。 3.2. 避暗反应法对大鼠学习记忆能力测定结果 大鼠避暗反应实验结果见表3。从表可知，PD模型大鼠明箱观察时间百分比(%)显著少于正常对照组大鼠(P < 0.05，表3)，且在3天反复测试中无显著性差异。正常组大鼠的明箱中所在时间百分比大，表明正常组大鼠对暗箱中存在电击有记忆；反之，模型大鼠的明箱中所在时间百分比小，提示PD模型大鼠学习记忆能力存在一定障碍。 3.3. 穿梭箱被动回避反应实验对大鼠学习记忆能力测定结果 大鼠穿梭箱主动回避反应实验结果见表4。由表可见，2周和5周模型组大鼠穿梭箱被动回避反应实验中，主动逃避次数(次)极显著少于正常对照组大鼠，主动逃避平均时间(秒)也极显著减少(p < 0.01)；且5周的PD模型组大鼠的主动逃避次数与主动逃避时间比2周的PD模型组大鼠明显减少。实验显示，正常大鼠对条件刺激反应更敏感，积极的躲避非条件刺激。由此推测，帕金森病大鼠存在着学习记忆能力障碍。 3.4. 大鼠脑组织TH mRNA检测结果 大鼠脑组织TH mRNA检测结果见表5。由表可知，正常大鼠右脑与左脑的TH mRNA相对表达量无显著差异(0.989 vs 1.041，p > 0.05)，提示正常大鼠左、右脑组织中的多巴胺神经元的功能均正常。 造模后8周PD大鼠的右脑(损毁侧) TH mRNA相对表达量显著低于左侧脑(正常侧)表现为术后大鼠以正常侧(左脑) (0.399 vs 1.020，p < 0.05)。说明6-OHDA注射侧的TH mRNA表达量明显减少。TH是多巴胺合成的限速酶，是神经系统内多巴胺能神经元的蛋白标志，其缺乏或减少可能是帕金森病发病的主要原因。由此，提示，实验早期用APO诱导旋转行为学测试选出的PD模型大鼠经过PCR分析出TH mRNA表达量的验证，证明造模成功 [ 10 ] 。 图1. 大鼠在Morris水迷宫内游泳轨迹图 Table 2 Time and distance in the target quadrant of the Morris water maze in rats ( 组别 N 目标象限所花时间(s/min) 在目标象限所经过路程(cm/min) 正常对照组 15 15.5 ± 3.41 370.8 ± 82.37 PD模型组 15 11.9 ± 2.91 ** 290.7 ± 88.77 * 表2. 大鼠在Morris水迷宫目标象限的时间与路程( ) 注： * 与正常组大鼠差异显著(P < 0.05)， ** 与正常组大鼠差异极显著(p＜0.01) Table 3 The time of avoid dark reaction in rats in bright box (%) ( 分组 N 第1天 第2天 第3天 3天平均值 正常对照组 13 99.55 ± 0.353 99.59 ± 0.395 99.42 ± 1.186 99.51 ± 0.748 PD模型组 13 97.95 ± 2.032 99.09 ± 2.854 96.35 ± 5.283 97.40 ± 3.735 * 表3. 大鼠避暗反应明箱中所在时间(%) ( ) 注： * 与相对应的正常组相比存在显著差异 Table 4 Times and average time of rats’ active escape in the shuttle box ( 分组 n 主动逃避次数(次/5min) 主动逃避平均时间(秒) 2周 5周 2周 5周 正常对照组 13 8.3 ± 2.98 8.3 ± 2.98 1.6 ± 0.44 1.6 ± 0.44 PD模型组 13 4.9 ± 1.22 ** 3.4 ± 2.57 ** 0.9 ± 0.28 ** 0.2 ± 0.14 ** 表4. 大鼠在穿梭箱中主动逃避次数与平均时间( ) 注： * 差异显著， ** 差异极显著 Table 5 Expression of mRNA TH in rat brai 组别 N TH mRNA的相对表达量 左脑 右脑 正常大鼠 15 1.04 ± 0.113 0.93 ± 0.119 PD大鼠(右脑损毁) 15 1.02 ± 0.058 0.40 ± 0.044 * 表5. 大鼠脑组织TH mRNA的表达量 * 与相对应的正常侧组相比存在显著性差异。
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user: 4. 讨论 本实验将6-OHDA双点注射于大鼠单侧黑质致密部，在制模后2周，用经典的APO诱导实验诱导其向健侧旋转，成模率达到80%。此模型较多用于研究PD患者的运动障碍，而较少用于研究PD患者的认知障碍 [ 11 ] 。 实验中，在黑质致密部内注射6-OHDA来损伤酪氨酸羟化酶阳性细胞，以达到耗竭纹状体DA，这些模型动物都表现出类似PD患者的多种形式记忆功能障碍 [ 12 ] [ 13 ] 。可能的情况是，DA能投射在皮质纹状体丘脑-皮质环路多个水平上调节神经活动 [ 14 ] ，进而直接或间接影响纹状体、苍白球、边缘叶和皮质的功能。而个体DA能投射对记忆功能的影响大小与任务及PD患者的临床阶段也都可能有一定关系 [ 15 ] 。 PD为一种应激相关的神经疾病，其下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴反馈调节紊乱，前额叶皮质内内源性糖皮质激素的释放减少。动物实验表明这种减少抑制DA释放和上调D1受体，进而导致工作记忆损害 [ 16 ] 。 Morris水迷宫实验是目前广泛采用的动物行为学研究模式之一 [ 17 ] 。避暗实验因其方法简单、指标便于观察被广泛地应用于动物学习和记忆能力的测试，又因此法的实验周期短，动物只需一次训练性实验后便可进行正式的测试，所以常被用于动物行为学检测。穿梭箱可定量描述实验动物的主动回避反应等行为特征，是目前评估啮齿类动物学习记忆能力最为常用的行为学测量工具。 本实验结果显示PD模型鼠在Morris水迷宫实验在学习记忆能力方面有明显下降的表现。在Morris水迷宫实验中，水下的不可见平台的位置一直保持不变，大鼠需要根据空间环境中的线索(四周有正方形、三角形、五角形与圆形塑料贴片)从而找到平台 [ 18 ] 。大鼠进入水迷宫的位置是随机的，因此水中平台的位置与大鼠进入水迷宫时的位置和状态无关，是一种依靠周围环境线索为参照物而形成的参考认知，因此所形成的记忆是一种空间参考记忆 [ 19 ] 。 空间探索实验中，将空间参考记忆练习中平台撤去是一种测验空间工作记忆能力的方法。经过5天的训练，本实验中PD模型大鼠比起正常大鼠在目标象限(原先放置平台的象限)所花的时间(s)和在目标象限(原先放置平台的象限)所经过的路程(cm)均明显较少，有明显差异，证明模型大鼠对空间参考记忆的获得能力与探查能力比较差，表明单侧纹状体内注射6-OHDA制成的PD模型与正常大鼠比，空间记忆能力比较弱，PD模型有明显的空间工作记忆障碍，这与临床PD患者出现空间工作记忆障碍相一致。 该实验中，PD模型大鼠与正常对照组大鼠在目标象限所花的时间(s)有极显著差异，而PD模型大鼠与正常对照组大鼠在目标象限所经过的路程(cm)只有显著差异，主要是由于大鼠的个体差异，每只大鼠的游泳速度不一致，一只游泳速度快的大鼠，虽然在目标象限呆的时间比较短，但路程也可以比较长，因此，路程比时间的参考价值低，并没有那么显著的差异。 观察空间探索实验大鼠游泳轨迹，发现PD模型组大鼠呈现贴壁现象，无目的性；正常对照组大鼠有较多路线处于Morris水迷宫中央，说明大鼠对Morris水迷宫中有平台存在记忆；在目标象限游动的路线较多，大鼠存在该象限有平台的空间参考记忆；并且有穿过原先放置平台的位置，若有平台，该鼠应该已经找到平台。 大鼠避暗反应实验结果(见表3)。从表可知，PD模型大鼠明箱观察时间百分比(%)显著少于正常对照组大鼠，且在3天反复测试中无显著性差异。正常组大鼠的明箱中所在时间百分比大，表明正常组大鼠对暗箱中存在电击有记忆；反之，模型大鼠并未产生暗箱中存在电击的记忆，PD模型大鼠简单学习记忆能力存在一定障碍 [ 20 ] 。 2周和5周模型组大鼠穿梭箱被动回避反应实验中，主动逃避次数(次)明显下降，与对照组比较主动逃避平均时间(秒)明显减少，具有极显著统计学意义(P < 0.01，见表4)，由该实验推测PD模型鼠在学习记忆能力方面有明显下降。本实验中帕金森病模型大鼠的联合性学习记忆能力有所损伤，但仍能有一定概率顺利的完成穿梭，且随着病程的迁延逐渐加重，表明联合性学习记忆能力在帕金森病中有明显衰退表现。总而言之，本实验结果提示，帕金森病会影响记忆的获取和保存的能力 [ 21 ] 。
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user: 5. 结论 本实验单侧纹状体注射6-OHDA制成PD大鼠模型 [ 22 ] ，不仅有典型的APO诱导旋转的运动障碍，而且在Morris水迷宫、避暗反应实验、穿梭箱被动回避反应实验中有明显的认知记忆障碍，提示此模型可以成为实验研究PD患者认知记忆障碍的模型，并为临床PD的治疗提供理论依据。
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user: 摘 要 目的：观察角膜塑形镜矫正青少年近视的有效性及安全性。方法：通过对178例356眼佩戴角膜塑形镜定期的复查跟踪，观察其复查裸眼视力，及2年后度数增长，在1个月、3个月、半年、1年、2年的角膜前水平曲率值，垂直曲率值，中央角膜厚度、角膜内皮计数及眼压的改变。结果：角膜塑形镜能提高裸眼视力，控制度数的发展，治疗后1天有54.87% ≥1.0，1个月时;有99.14% ≥1.0;3个月时，100% ≥1.0，停戴2周后复查屈光度，降低0.25D~0.75 D的有56眼占17.95%，不变的194眼占62.18%，增高0.25~0.50 D者60只眼约占19.23%，2只眼增高0.75 D，在1个月、3个月、半年、1年及2年其中央角膜厚度、角膜内皮计数及眼压较佩戴前无明显差异(P > 0.05)，角膜曲率较佩戴前变平坦，有统计学意义(P < 0.05)，1月后角膜曲率相比较无统计学意义(P > 0.05)。结论：在正规的验配、正确的配戴及保养镜片下，使用角膜塑形镜控制青少年近视的发展是安全有效的。 关键词 :角膜塑形镜，近视，角膜内皮，角膜厚度测量
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user: 1. 引言 青少年近视的发展目前困扰着很多家长，其发展速度受遗传及环境等诸多方面的影响，对于近视眼的众多预防措施的效果尚无定论，目前也没有解决近视眼发展的根本方法。如何能有效控制青少年近视度数的发展成为当今研究的热点。角膜塑形镜(Rigid Gas Permeable， RGP)作为一种非手术控制近视发展的方法正广泛应用于临床 [ 1 ] 。为探讨角膜塑形镜控制青少年近视发展的疗效及安全性，选取2010年6月至2015年7月在我院眼科门诊配戴角膜塑形镜资料完整的178例356只眼进行分析研究，报告如下：
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user: 2. 资料与方法 2.1. 一般资料 选取于我院眼科中心配戴角膜塑形镜(欧普康视科技有限公司生产的硬性透气性角膜接触镜)的近视学生178例(356眼)，年龄7周岁~16周岁，平均年龄13.68 ± 1.34岁，无其他眼部疾病，无糖尿病；其中男97例(194眼)，女81例(162眼)；屈光度−1.00DS~−5.00DS，散光−0.25DC~−1.50DC，均为顺规散光。角膜水平K值为40.0D~46.0D。 2.2. 方法 所有近视学生配戴前常规检查裸眼视力、topcon公司电脑验光、矫正视力、非接触眼压测量、角膜曲率、角膜测厚、角膜地形图，角膜内皮计数，并行裂隙灯显微镜及眼底检查除外眼部疾患；进行眼视光学检查，符合条件的进行试戴，戴镜后进行荧光素染色，采用裂隙灯滤光弥散式投照法评估配适。培训配戴者规范戴镜，戴镜时间维持6~8小时，最长≤10小时。采用ORBSCANⅡZ (博士伦公司)检查角膜厚度和角膜曲率，SP-3000P型角膜内皮细胞计数仪检查角膜中央区内皮细胞密度及角膜内皮六角形细胞比例情况，检测3次取平均值。 2.3. 观察随访 所有配戴者分别于戴镜后1个月、3个月、6个月、1年、2年行复诊观察。复诊项目包括：裸眼视力、矫正视力、屈光度、角膜曲率、角膜地形图、非接触眼压及观察角膜染色、角膜厚度改变，镜片活动度以及镜片检查。确定角膜健康及镜片与角膜接触情况。建立完整的档案记录，保管资料备查。 2.4. 统计学方法 计量资料数据均以均数±标准差( )表示，用SPSS13.0统计分析软件，对计量资料进行正态分布检验和方差齐性检验，组间差异比较采用t检验，P < 0.05为差异有统计学意义。
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user: 3. 结果 (1) 裸眼视力：所有患者裸眼视力均提高，戴镜后第1天，其中有54.87% ≥ 1.0，1个月时；有99.14% ≥ 1.0；3个月时，100% ≥ 1.0。 (2) 戴镜满1年后停戴2周，角膜地形图检查已恢复到戴镜前形态时，门诊托比卡胺快速扩瞳验光观察近视度数变化的情况。共同完成检查的病人156例，通过等效球镜进行计算，其中较戴镜前低0.25~0.75D者28例(56眼)占17.95%，近视眼等效球镜度数与戴镜前相比较不变的97例(194眼)占62.18%，近视眼等效球镜较戴镜前高0.25~0.50D者30例约占19.23%，只有1例患者度数较戴镜前增高0.75D，戴镜前与戴镜后等效球镜进行组间统计学分析，P > 0.05，无统计学意义。 (3) 戴镜前后角膜曲率变化，角膜厚度，角膜，密度及眼压变化(见表1)。 本研究发现患者的角膜内皮细胞密度，角膜厚度，眼压于佩戴1月、3月、半年、1年较佩戴前无统计学意义，P > 0.05；角膜水平K值，平行K值均在配镜厚各时间点较戴镜前降低(P < 0.05)，戴镜后1月、3月、1年、2年差异均无统计学意义(P > 0.05)。 (4) 并发症 患者每晚戴镜8~10小时，戴镜治疗过程中出现的症状178例(356眼)中仅有2例(4眼)角膜出现点状染色，无明显角膜刺激症状，嘱其缩短戴镜时间，正确配戴后恢复正常，1例患者出现视觉异常，通过镜片重新调整后恢复正常。
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user: 4. 讨论 角膜塑形镜多采用四区七弧反几何设计，目前多考虑通过镜片及泪液层的分布不均产生流体力学效 Table 1 Before and after wearing orthokeratology corneal endothelial cell density， corneal thickness， curvature， intraocular pressure ( 组别 总眼数 角膜内皮细胞密度 角膜水平曲率 垂直曲率 角膜厚度(um) 眼压 配镜前 356 3256.47 ± 301.98 44.30 ± 1.13 43.30 ± 1.13 545.43 ± 20.90 19.20 ± 2.32 1月 356 3204.86 ± 310.87 44.21 ± 1.27 42.53 ± 0.86 535.39 ± 22.14 18.90 ± 2.01 3月 354 3199.76 ± 302.25 43.85 ± 0.98 42.30 ± 0.76 540.26 ± 23.75 19.20 ± 2.13 半年 350 3159.54 ± 300.98 43.47 ± 1.34 42.13 ± 0.71 530.35 ± 30.12 18.50 ± 1.98 1年 346 3146.76 ± 299.76 43.16 ± 1.16 42.12 ± 1.12 538.36 ± 25.84 18.70 ± 2.17 2年 348 3202.84 ± 317.26 43.09 ± 1.22 42.15 ± 1.47 538.76 ± 23.54 18.50 ± 2.44 F值 3.206 29.786 30.953 2.213 1.894 F值 P值 >0.05 <0.05 <0.05 >0.05 >0.05 P值 表1. 配戴角膜塑形镜前后角膜内皮细胞密度、角膜厚度、曲率、眼压变化( ) 应在眼睑瞬目运动机压迫下，机械性地使角膜压平，角膜上皮重新分配，新生的角膜上皮由角膜周边向中央移动受阻，改变角膜几何形态，逐步使角膜弯曲度变平、眼轴缩短，能够有效地控制青少年近视的发展 [ 2 ] 。青少年处于生长发育期屈光状态是一个不断变化的过程，据研究发现青少年配戴普通框架眼镜每年屈光度增加明显高于配戴角膜塑形镜 [ 3 ] ；本研究发现角膜塑形镜能够有效的提高患儿的裸眼视力，在观察的两年内，青少年近视度数较两年前相比无明显变化(P > 0.05)。本研究还发现角膜厚度，角膜内皮计数、眼压在各时间段戴镜前后虽略下降，但行统计学分析，P > 0.05，无统计学意义，角膜曲率在早期明显变平坦，在佩戴后角膜曲率无明显变化。这与Gifford等研究发现角膜塑形镜验配前后角膜厚度有不同程度的变化但其差别无统计学意义 [ 4 ] 相一致。然而，角膜塑形镜只对某些低度近视以及低度顺归性近视散光青少年人群在特定时限具有较好的矫治效果，并具有严格的适应证和禁忌证。 角膜塑形镜具有压模作用的特殊设计比普通接触镜更容易出现角膜病理性损伤和结构及功能的变化。陈建卓等报道 [ 5 ] ，有5.7%的出现角膜上皮染色。本研究仅发现有2例出现不同程度的角膜染色。这主要考虑配戴者取镜片不妥、反复操作造成的可能性大，另外角膜塑形镜为硬性透氧性镜片，配戴需要适应，频繁的眨眼也会引起镜片对角膜摩擦。本研究中发现1例患者出现视觉异常，考虑是镜片配适欠佳引起，角膜塑形镜作为一种特殊类型的角膜接触镜，除常规角膜接触镜的并发症之外，还有其它特有的一些临床异常问题 [ 6 ] [ 7 ] ，主要是由于镜片的过紧、过松、以及镜片对角膜中央压迫等因素有关，因此在严格的验配者挑选，配戴和护理操作技巧的熟练掌握，验配者的经验与技术密切相关。需要科学规范验配，定期复查，给予配戴者正确的专业指导。规范护理镜片。 角膜塑形镜是一种有效的矫治青少年近视的非手术方法，能够在一定程度上控制近视的发展，只要能够科学规范的验配，定期复查，配戴者正确的使用，规范的护理镜片是相对安全的。
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user: 摘 要 CRISPR-Cas9系统是一种操作简单、灵活性好、识别和切割效率高的基因编辑技术，具有用于基因治疗的潜能。然而，由于该系统的主要组分Streptococcus pyogenes Cas9 (SpCas9)蛋白过大，难于向靶细胞运输，因而亟需构建截短体蛋白，以提高系统的运输效率、扩展其应用前景。前期结构研究表明，SpCas9结构域分界清晰，各结构域功能相对独立又彼此协同，易于通过对各结构域进行分步改造实现蛋白截短优化。但报道的晶体结构缺乏SpCas9的全长结构，及结构域间相互作用的关键信息。针对此问题，本文运用分子动力学(Molecular Dynamics， MD)模拟和动态网络分析方法研究SpCas9-sgRNA-DNA复合物结构。我们首先对已有晶体结构的缺失片段进行补齐，构建了一个包含全长SpCas9及DNA链的三元复合物原子结构。然后对复合物结构进行长时间尺度MD模拟，通过动态网络分析方法分析了SpCas9蛋白各结构域间的相互作用，找出影响SpCas9结构域间相互作用的关键氨基酸。与已有实验结果比较，所识别的位点是SpCas9蛋白正常工作的关键氨基酸。因此，本研究不仅可以加深人们对SpCas9作用机制的了解，也为SpCas9蛋白的优化改造提供理论指导。 关键词 :基因编辑，CRISPR-Cas9，结构域相互作用，分子动力学模拟，动态网络分析
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user: 1. 引言 Cas9是II型CRISPR/Cas (Clustered regularly interspaced short palindromic repeats and CRISPR associate)系统的核酸内切酶，可在单向导RNA (single-guide RNA， sgRNA)分子的引导下，特异性地识别靶标DNA，并对其进行双链切割 [ 1 ] - [ 4 ] 。由于其操作简便、切割效率高等优点，CRISPR-Cas9系统被广泛应用于基因组编辑、基因表达调控等领域 [ 5 ] - [ 7 ] 。近年来，国内外也已开展了一系列基于该系统的基因治疗基础研究，利用最为成熟的SpCas9系统进行白内障、地中海贫血、血友病等单基因疾病的基因纠正 [ 8 ] - [ 10 ] 。但是由于SpCas9编码序列长、蛋白过大，无论通过病毒载体进行基因转移，还是直接进行蛋白穿膜运载，都存在着较大的靶细胞运输难度，这限制了CRISPR/Cas9技术在基因治疗领域的应用 [ 11 ] [ 12 ] 。为解决这些问题，亟需在保证SpCas9活性与功能的同时，对其进行截短改造，拓展其应用前景。 国内外已通过结构与功能研究部分解析了SpCas9蛋白的结构及其切割机制。其中，SpCas9蛋白由1368氨基酸残基构成的单链折叠而成，主要组成两个叶片状(lobe)结构：REC-lobe主要负责靶DNA的识别，NUC-lobe负责靶DNA的剪切，两个lobe中间的凹槽为SpCas9、sgRNA和靶标DNA三者的相互作用提供空间。图1展示了已报道的SpCas9-sgRNA-DNA复合物三维结构模型(PDB ID: 4UN3) [ 15 ] ，可以 图1. SpCas9-sgRNA-DNA三元复合物原子结构 [ 15 ] 看出SpCas9的两个lobe还可以分为多个次级结构域，它们之间相互协调，共同实现对DNA的识别和剪切。具体来看：REC-lobe首先与sgRNA结合，通过sgRNA的碱基互补配对识别并结合靶标DNA；接着，SpCas9 NUC-lobe的两个核酸酶次级结构域(HNH及RuvC结构域)分别对互补及非互补DNA链进行剪切 [ 13 ] - [ 16 ] 。在这个过程中，SpCas9的构象也会发生变化。次级结构域的存在使SpCas9易于在结构域水平进行内部的局部优化，其改造难度降低。为了保证酶的完整活性，必须对结构域间的相互作用关系进行详细分析。但是，目前关于这些次级结构间作用关系的信息非常缺乏。 针对上述问题，本文选用分子动力学(Molecular dynamics， MD)模拟和动态网络分析方法研究SpCas9-sgRNA-DNA复合物结构，以三者间相互作用关系为基础分析SpCas9蛋白次级结构域间的相互作用，最后找出SpCas9蛋白次级结构域间相互作用的关键氨基酸 [ 17 ] [ 18 ] ，以加深人们对SpCas9作用机制的了解，也为后续的SpCas9蛋白的优化改造提供理论指导。
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user: 2. 方法和原理 2.1. SpCas9-sgRNA-DNA三元复合物长程分子动力学模拟分析 2.1.1. 模型构建 我们以目前完整程度最高的SpCas9复合物晶体结构(PDB ID: 4UN3)为基础，构建完整的复合物原子模型，用于后续MD模拟和动态网络分析 [ 15 ] 。由于4UN3中SpCas9蛋白和DNA链都有片段缺失，所以我们首先使用软件补齐缺失片段。对于SpCas9缺失的5个8~17残基长度的肽段，使用Modeller通过同源模建的方法进行补齐 [ 19 ] 。随后用AmberTools的NAB模块进行非互补DNA链的延长 [ 20 ] [ 21 ] 。由于4UN3结构中只包含11个碱基(nucleotide， nt)的非互补DNA链，且不含切割部位，因此我们新建了6 nt的B-DNA片段，与原非互补DNA链连接。新建DNA链穿过SpCas9切割活性位点。为保证新建DNA链处于天然态构象，通过NAMD程序对延长片段进行能量最小化处理 [ 22 ] 。SpCas9蛋白补齐片段和DNA链延长片段的序列信息均来自相关文献 [ 15 ] 。 将新建的全长SpCas9、非互补DNA链与原有sgRNA、互补DNA链组装，使用NAMD的IMD功能对新建片段进行局部微调，以消除新引入组分的构象冲突 [ 23 ] 。接着，在活性中心添加合适的催化金属离子(Mg 2+ )，获得完整的SpCas9-sgRNA-DNA复合物的结构原子模型。 2.1.2. 显式溶剂MD模拟 为研究复合物各个区域间的相互作用，我们用NAMD对新构建的复合物模型进行了长时间尺度的显式溶剂MD模拟。用分子可视化程序VMD建立模拟用的复合物—溶剂系统，采用CHARMM27力场描述复合物的蛋白质与核酸分子，溶剂水模型采用TIP3P模型 [ 24 ] [ 25 ] 。把复合物放置于一定大小的方形盒子中，保证其周围有足够数目的水分子，并加入一定数目的抗衡离子(Na + 或Cl − )，以准确表示溶剂的离子浓度(0.15 mol/L l)及保持系统电中性。所构建的模拟体系盒子尺寸为160.8 Å × 151.2 Å × 186.5 Å，包含了约135，000个水分子。MD模拟基于恒温、恒压和恒定粒子数系综(N-P-T系综)和周期性边界条件进行：温度和压力分别为298.15 K和1 atm，模拟所用的时间步长为2 f。在模拟中，应用Berendsen方法调整系统的温度与压力，非键静电力采用PME方法计算，范德华力计算采用截断值方法(cutoff = 10 Å)，与氢原子相连的化合键的键长用SHAKE算法来约束。 2.2. 动态网络分析 2.2.1. 动态网络简介 动态网络是一种分析复杂网络的方法。近年来，随着小世界理论和无标度理论的发展，该方法已经逐渐被应用到生物学领域，并取得实质性进展，在结构生物学方面收获丰硕。该方法的中心思想是把蛋白质等生物大分子结构中的每个残基作为一个节点，通过特殊的数学算法，分析节点间的相互联系，相互作用的节点间以边连接，得出所有节点和边组成的动态网络图。分析此动态网络图隐含的信息，并推断这些信息在分子结构中对应的生物学信息 [ 17 ] [ 18 ] 。 在构建动态网络的过程中，首先根据模拟轨迹计算所有节点两两之间的相关系数 [ 26 ] 。相关系数的取值范围为−1~1，值越大说明相关性越强。随后找出作用比较密切的节点对，以边连接，并根据两个节点之间的相关系数计算边的强度。其中，密切作用节点对的判定标准为：如果两个节点间的距离在75%的模拟轨迹中都小于4.5 Å，则认为两个节点间作用密切。 动态网络图生成以后，进行社区结构划分。所谓社区，是指动态网络中的一个亚网络，在此亚网络中，内部节点间的连接稠密程度高于与外部节点的连接。事实上，社区之间也存在边进行连接，而这些边的存在对社区间的通讯起着至关重要的作用。与分子结构进行对照，就可以找出紧密联系的残基，划为独立的结构域，并找出结构域间相互作用的关键位点。 2.2.2. 复合物关键位点的动态网络分析 使用VMD的动态网络分析模块对SpCas9复合物模拟轨迹进行分析。首先以每个氨基酸和核苷酸为节点，构建所有节点两两之间相关系数的分布图；基于此相关系数分布图，计算动态网络图，进行社区的划分；最后，找出所有社区间的关键节点，把SpCas9蛋白分别与sgRNA、DNA作用的关键节点进行RMSD分析，验证关键位点可靠性。 对复合物模拟轨迹进行RMSD分析的理论依据为：在分子动力学模拟轨迹中，强烈相互作用的残基在系统稳定后会始终维持比较固定的相对构象，那么这些残基组合的RMSD值通常保持在较小的水平。具体思路如下：根据动态网络分析的原理，相互作用关键节点的距离在75%的模拟轨迹中都小于4.5 Å，意味着这两个节点代表的残基始终保持稳定的相互作用关系，那么此残基对的RMSD值将维持在较小水平。例如，分别以a、b表示这两个残基，其中a为氨基酸残基，c表示a前后四个残基中与a结构类似，且在网络分析中与b不存在连接边的残基。如果动态网络分析准确，那么a、b间作用会比c、b间作用稳定，则ab组合的RMSD值小于cb组合的RMSD值。
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user: 3. 结果与讨论 3.1. 三元复合物原子模型构建与MD模拟分析 三元复合物原子模型构建过程及新建复合物结构如图2所示。其中，补齐的Cas9缺失区域未对Cas9蛋白整体结构造成影响，而延长的非互补DNA链则包围在Cas9切割活性中心区域。经进一步与sgRNA、互补DNA链组装后，获得了完整的复合物模型。 我们对上述复合物进行约100 ns的MD模拟。然后，从每一帧MD模拟轨迹中抽提出复合物的构象，并以第一帧为参考构象计算后续每一构象的RMSD值，结果如图3所示。由图可见，整个体系在约30 ns后趋于稳定。因此，后续的动态网络分析使用的是30 ns以后的MD模拟轨迹。 3.2. MD模拟轨迹的动态网络分析 MD模拟轨迹中三元复合物中SpCas9残基、sgRNA及DNA的相关性如图4所示。其横坐标和纵坐标均表示复合物的各个残基单元，每个点的颜色由对应残基间的相关系数决定，颜色越浅，值越大。其 图2. SpCas9-sgRNA-DNA复合物结构原子模型的构建过程 图3. MD模拟轨迹的复合物RMSD值 图4. 复合物模拟轨迹的相关系数热图 中，左下–右上方向的浅色对角线表示每个残基与其自身及邻近残基存在高度相关性。以这条对角线为轴，相关系数对称排列，与残基间相关系数的计算顺序相符。图中的相关系数分布明显分为两个区域，分别表示核酸结构与蛋白结构。其中核酸区域又分为两部分，分别为sgRNA和DNA，蛋白区域也分为两部分，分别为SpCas9的REC-lobe和NUC-lobe，这些分布都与复合物的结构高度吻合，也说明相关性分析的可靠性。 图5展示了基于相关系数分布进行动态网络分析的结果。图5(a)是所有节点间的动态网络图，相关节点间以边连接。此网络图与复合物结构吻合。进一步地，将节点间的边根据作用强弱进行加权(图5(b))，可以看出，同一个结构域内的节点间作用更为强烈。我们对加权的网络进行了社区划分，结果如图5(c)所示，各个社区被标记不同颜色。与复合物结构对照可以发现，社区的划分与三元复合物中sgRNA、DNA及SpCas9的次级结构域高度吻合，因此通过分析社区间的相互作用，可以揭示三元复合物各结构域的相互作用。为找出SpCas9结构域间相互作用的关键氨基酸，我们进行了社区间相互联系的关键节点的计算(图5(d))，并将其叠合到三元复合物原子结构模型中。可以发现，多数节点作用对都位于结构域之间，符合次级结构域相互作用的空间位置。 我们发现，在所有相互联系的关键节点中，共包含7组氨基酸-核苷酸作用节点。SpCas9晶体结构也显示这7个氨基酸与sgRNA/DNA发生相互作用 [ 14 ] 。为验证关键节点分析可靠性，我们对上述7个氨基酸–核苷酸对进行了RMSD分析。表1列出了动态网络分析获得的氨基酸-核苷酸节点对，及RMSD分析过程中用到的对照氨基酸。对照氨基酸均位于关键氨基酸上下两个位点以内，且结构性质与关键氨基酸相似。MD稳定轨迹中各关键氨基酸及对照氨基酸全原子与相应核苷酸的RMSD值及其统计结果如图6所示。在RMSD计算过程中以MD模拟稳定后的第一帧轨迹作为参考构象。 其中，五组节点对的RMSD值显著低于对照组，表明节点对间存在强烈的相互作用。仅有49ADE-76LYS、45URA-401LYS两个节点对的RMSD值稍大，其原因可能为测试节点氨基酸(赖氨酸)与对照组(精氨酸)的侧链转动能力不同。分析MD模拟轨迹发现，尽管赖氨酸侧链末端的氨基与相互作用的脱氧核糖核酸在绝大多数时间内保持稳定构象，但由于长侧链活动性很强，末端氨基少量偏移就可使整个侧链发生很大构象变化。而精氨酸侧链只包含三元甲基链，且在侧链末端是一个体积巨大的胍基，胍基的存在使甲基链几乎没有空间进行转动，导致精氨酸侧链的构象在整个MD模拟过程中很少变动。所以，赖氨酸与精氨酸相似的RMSD中值已以说明赖氨酸与脱氧核糖核酸作用的稳定性，这也表明7对氨基酸–核苷酸在模拟中始终保持强烈稳定的作用关系。此外，网络分析得到的832 Arg和1311 His也被实验证实与非互补DNA链的识别效率有关 [ 27 ] 。这些结果也说明，通过动态网络分析识别关键相互作用节点对有相当的可靠性。 基于动态网络分析结果，我们将得到的关键互作位点进行了分类，结果如表2、图7所示。其中，表2列出了序列间隔大于10的氨基酸-氨基酸关键节点对。这些节点对可以分为三个部分：第一部分中各节点对包含的两个节点均位于NUC-lobe，为切割结构域内部的关键氨基酸，主要与DNA切割有关；第二部分中各节点对包含的的两个节点均位于REC-lobe，为识别结构域内部的关键氨基酸，主要与DNA识别有关；第三部分中各节点对包含的两个节点分别位于不同lobe，在识别到切割的转换过程中起重要作用。计算分析结果表明，这些位点为结构域间联系的关键位点，十分有必要在蛋白截短优化中保留。这些位点的详细功能还有待进一步的实验验证。
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user: 4. 结论 为揭示SpCas9各结构域间的相互作用，本文在已有晶体结构基础上，构建出完整的、切割活性状态下的SpCas9-sgRNA-DNA三元复合物结构；通过MD模拟和动态网络分析，进行复合物各残基间相互联 图5. 动态网络分析。(a) SpCas9复合物无权重网络；(b)边宽与权重相对应的SpCas9复合物网络；(c)以不同颜色表示的SpCas9复合物社区划分；(d)连接互作社区的关键节点对。关键节点以黄点表示。互作氨基酸–氨基酸节点与互作氨基酸–核苷酸节点分别以黄线和红线连接 Table 1 Amino acid-nucleotide key node pair AA residue DNA/RNA DNA/RNA chain control AA residue 62 T 63URA sgRNA 61A 76 K 49ADE sgRNA 75R 163 K 48ADE sgRNA 164F 401 K 45URA sgRNA 400R 839 D 12THY targetDNA 840H 866 K 21THY targetDNA 864R 1019R 28THY targetDNA 1020K 表1. 氨基酸–核苷酸关键节点对 图6. 氨基酸–核苷酸关键节点对RMSD分析 Table 2 Key pairs of SpCas9 amino acid NUC lobe REC lobe Both 53F-1096K 81Y-473I 218K-832R 54D-735K 215R-327E 374K-874E 762E-958L 272D-653R 932A-955V Y450-F626 750V-1356Y 596D-656Y 908L-1311H 981Y-1225E 985H-1230S 1141Y-1198L 1094I-1225E 表2. SpCas9氨基酸关键节点对 图7. SpCas9氨基酸关键节点对示意图 系的动态网络分析及社区划分，发现网络社区与复合物三个组分及SpCas9次级结构域间高度吻合；最后，通过社间相互联系的关键节点的分析，获得了相互作用的关键氨基酸。通过RMSD分析及与已报道实验结果对照，所预测的关键氨基酸信息可靠。因此，本研究不仅可以加深人们对SpCas9作用机制的了解，而且为后续的SpCas9的优化设计提供重要的理论指导。
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user: 摘 要 本文通过建立二维非定常不可压N-S方程，采用变分多尺度方法对N-S方程进行求解并应用freefem软件对不同孔隙度，不同孔径的透风型挡风板在给定风场进行数值模拟。研究了不同孔隙度下，不同孔径透风型挡风板与不设挡风板及不透型挡风板对风场的影响。结果表明，挡风板具有较好的防风特性，适当孔隙度的透风型挡风板较不透型防风特性好。同时不同孔隙度挡风板对风场影响差异明显，同时相同孔隙度不同孔径挡风板也有较明显差异。在本实验意义下，孔隙度为20%孔径为0.5 cm，高度为50 cm挡风板具有较好的防风特性，在高200 cm，长为500 cm的风场中可以形成198 cm左右的板后涡流长度，形成涡流长度明显长于其他透风型挡风板。 关键词 :不同孔隙度挡风板，风场二维数值模拟，防风特性
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user: 1. 引言 新疆地区植被覆盖率低，地表沙化严重。曾多次出现因大风和沙尘暴导致的火车倾覆翻车事件，严重的影响到了铁路公路的运输安全。挡风墙(板)作为一种防风措施，已经得到了广泛研究和工程应用。通常的挡风墙密不透风，其总体上，对气流有减速效应，对下风侧汽车具有防护效应；但同时，在挡风墙背风侧形成了强烈涡流低速区，在顶部出现了强烈气流加速区，加剧了下风侧汽车受力不均衡，反而容易引起倾覆现象。对于西部地区在强风中往往会携带沙粒，不透风挡风墙会导致挡风墙周围出现积沙现象。长期积累会导致路面被积沙覆盖，对车辆公路行驶形成威胁。 不少学者利用实验和数值模拟手段探讨了强侧风作用下，不同形状、不同高度不同和不同位置的挡风墙对流场的影响及风沙情况下挡风墙会出现的一些影响。例如：郑晓静，马高生，黄宁对铁路挡风墙挡风效果和积沙进行情况分析 [ 1 ] [ 2 ] ，得出挡风墙的铁路沿线会出现积沙现象且挡风墙的高度与列车行驶的车速对积沙量均有一定影响；曾秋兰，李振山，卢傅安，王艺淋做了高速公路透风型挡风墙不同位置防风特性的数值模拟研究 [ 3 ] 。得出在一定条件下，透风型挡风墙最佳的设置位置。 本研究主要针对透风型挡风墙对流场的影响，建立二维非定常、不可压Navier-Stokes方程模型进行数值模拟。本文在采用了郑海标等不可压缩N-S方程变分多尺度方法 [ 4 ] 对方程求解进行数值模拟 [ 5 ] 。分别对不同孔隙度、孔隙不同孔径的挡风墙对风场的影响做比较研究。
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user: 2. 风场模拟区域与直立式透风挡风墙几何模型的建立 2.1. 计算域与挡风板模型 参照风洞试验建立模拟中使用的二维风场采用500 cm × 100 cm的矩形区域如图1(a)所示。以挡板与地面交点的位置作为原点建立坐标轴模拟区域既为[0，500] × [0，100]。挡风板有厚度为2 cm，本研究采用80 cm宽的挡风板；高度为15 cm的木板。挡风板的孔隙度在本文二维模型中即孔隙面积占挡风板面积的比例。孔隙度有三类分别为0%，10%，20%。如图1(b)，表示5排，每排24个洞孔隙度的三维情况下的挡板。0%孔隙度为挡板不透风。孔隙大小即每一个孔隙的直径。孔径大小三类分别直径为0.25 cm，0.5 cm，1 cm。如图1(c)所示。挡风板转化为二维情况下既为若干个小方块纵向排列如图2所示。由于二维风场 图1. (a) 计算域，(b) 三维挡风板钻孔，(c) 孔径 图2. 无孔挡风板流场图 模拟基于Shafer和Turek以及John的数值模拟工作。本研究将原尺度进行等比例缩小将原来风场的高度150 cm缩小为0.41。整体模型缩小比例关系既为10000:41。缩小后10%孔隙度采用0.25 cm和0.5 cm需要的小孔数分别为6个和3个。但二维模型较三维存在差异，本模型建立时10%的孔隙度如果采用1 cm孔径需要的孔数介于1个与2个之间经计算无论采用1个还是2个均与10%孔隙度相差较大。所以在此孔隙度下仅做了孔径为0.25 cm和0.5 cm的模型。20%孔隙度孔径0.25 cm，0.5 cm和1 cm的模型需要的小孔数分别为12个，6个，3个。 2.2. 网格划分 采用以上计算区域，利用freefem 软件，采用自定义方式对计算域进行网格划分，得到非结构化网格。在靠近挡风板区域对网格进行加密，远离挡风板区域网格适当稀疏。有利于减少运算量，提高运算效率又不改变实际运算所得的研究情况。构建计算域网格划分所得参数如表1。
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user: 3. 计算方法 利用freefen软件对计算域进行网格剖分在挡风板附近进行了网格的加密以使得在更加精确计算挡风板前后的变化所以计算量会比较大。基于郑海标教授的工作利用freefem验证变分多尺度得到的好的结果，变分多尺度方法有利于提高计算效率。所以本文采用变分多尺度方法对计算域进行数值模拟。 采用二维非定常不可压缩N-S方程： (1.1) 基于郑海标的两局部高斯的变分多尺度方法 [ 4 ] 对二维非定常不可压缩N-S方程进行求解。令 ， ，以及 。给定 ，求解满足 时间步长 ，空间步长h，时间上采用Crank-Nicolson离散，有二阶精度，稳定项的投影进行显示处理如下： Table 1 The number of nodes and the number of grid cells in the computational domai 不透风型挡风板 孔隙度为10%孔径为0.25 孔隙度为10%孔径为0.5 节点数 9886 37，702 32，617 网格数 19，111 174，594 16，936 孔隙度为20%孔径为0.25 孔隙度为20%孔径为0.5 孔隙度为20%孔径为1 节点数 44，505 53，626 23，840 网格数 203，399 245，058 110，992 表1. 计算域节点数与网格数 基于Shader和Turek [ 5 ] 以及John [ 6 ] 的工作，该模型将结合其模拟采用的风场尺寸大小。模型计算区域Ω如图1(a)所示。 入流和出流速度条件如下： ， 其它边界赋予无滑动边界条件。给定运动粘性系数 和外力 。基于入流速度 ，平均速度为 ，最大速度为 以及挡风板宽度为 ，则对应的雷诺数为1000。 对于该模型，我们将计算下列参数： 拉力 和升力 ： 其中，流体密度 ， 是S上的外法向向量， 是切向向量， 是切向速度。
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user: 4. 模拟结果与分析 为了研究透风型挡风板不同孔隙度对风场的影响，模拟结果给出了雷诺数为Re = 1000，T = 8时，孔隙度为0%以及孔隙度为10%和20%的两类风场流线图。如图3~图4所示，孔隙度为10%的挡风板孔径分别为0.25 cm，0.5 cm的风场流线图；如图5~图7所示，孔隙度为20%的挡风板孔径分别为0.25 cm，0.5 cm，1 cm的风场流线图。作为对照本文给出了不透风挡风板的风场流线图。根据不同孔隙度透风型挡风板与不透风型挡风板比较，可以看出不同挡板对风场影响均会出现不同大小的涡旋区。部分透风型挡风板模拟结果形成的风场涡旋区会较不透风型挡风板长但部分会较短。孔隙度为10%的挡风板中孔径为0.25 cm的挡风板形成的涡旋较长。 图3.孔隙度为10%、孔径为0.25 cm流场 图4. 孔隙度为10%、孔径为0.5 cm流场 图5. 孔隙度为20%、孔径为0.25 cm流场 图6. 孔隙度为20%、孔径为0.5 cm流场 孔隙度为20%的挡风板中孔径为0.5 cm的挡风板板后涡旋较长，也是模拟结果中形成的最长涡旋。孔隙度为20%的挡风板我们由图5~图7所示，会发现不同孔径的挡风板形成的涡流大小差异较为明显。孔径为0.5 cm的挡风板形成的板后涡流大小明显较孔径为0.25 cm和1 cm的挡风板形成的涡流长。在本 图7. 孔隙度为20%、孔径为1 cm流场 实验意义下，孔隙度为20%孔径为0.5 cm，高度为50 cm挡风板具有较好的放风特性，在高200 cm，长为500 cm的风场中可以形成198 cm左右的板后涡流长度所以在20%孔隙度下0.5 cm的孔径具有更好的挡风效果。结合两种孔隙度进行比较我们可以得出在本实验意义下孔隙度为20%孔径为0.5 cm的挡风板具有较好的挡风效果。另外我们会发现除板后涡流外，挡风板前方也会出现涡流，但在本实验中并未发现明显差异。 结合实际考虑，可以得到不同孔隙度的挡风板前后风速均会较初始风速减小，增大孔隙度会有利于减速区的增加。同时适当的孔隙度也会有利于风沙的通过，减少板前积沙现象。但可以想象孔隙度太大将趋于空场现象所以必将导致挡风板挡风效果下降。
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user: 5. 结论 本文通过对不同孔径的挡风板防风特性的研究，给出了不同孔隙度下不同孔径的挡风板在风场中的防风特性的数值模拟结果。分析得出透风型挡风板有效的降低了来流风速。同时孔隙度的增加会增加板后风场涡流的大小。孔隙度为20%孔径为0.5 cm的挡风板防风特性最好。但由于实验的限制本文采用的实验梯度不足，未能给出更高孔隙度挡风板的模拟结果。但二维仅是给三维以参照。跟准确的结果会有待三维模拟的给出同时模拟结果也给实验以借鉴意义，风洞实验可以继续再增加孔隙度的大小进行实验以寻找实际中的最佳孔隙度。
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user: 摘 要 研究表明mRNA的序列和结构特性与蛋白质的亚细胞定位有一定关系。本文提取了细胞凋亡蛋白质的两种mRNA信息：三阅读框3-mer mRNA序列频数信息、mRNA二级结构-序列模式信息，并结合细胞凋亡蛋白质的氨基酸物理化学性质、氨基酸黏性特征和进化信息，构成特征向量来表示mRNA和蛋白质序列，利用支持向量机算法，对四种不同亚细胞位置的细胞凋亡蛋白质进行预测。研究发现融合mRNA信息与氨基酸信息后预测效果更佳，在Jackknife检验下，预测总精度达到82.18%，且独立测试集预测总精度达到78.26%。结果表明，mRNA的序列和结构特性有助于细胞凋亡蛋白质的亚细胞定位预测。 关键词 :细胞凋亡蛋白，mRNA二级结构，亚细胞定位
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user: 1. 前言 细胞凋亡蛋白质是一类有着特殊功能的蛋白质，在生物体的生长发育和维持体内平衡中扮演着重要的角色 [ 1 ] 。这些蛋白质对于了解细胞凋亡的过程和机理具有重要作用。细胞凋亡与许多疾病相关，如自身免疫疾病、肿瘤、神经退行性病变等 [ 2 ] 。细胞凋亡蛋白质的功能与其亚细胞位置紧密相关 [ 3 ] ，从生物信息学的角度预测蛋白质在细胞中的位置能更好地了解它们的功能。 mRNA是RNA分子中的一大家族，它将DNA中的遗传信息传递到核糖体中，在核糖体上作为蛋白质的合成模板，决定肽链中氨基酸的排列顺序。研究表明mRNA的二级结构对研究其功能具有重要的作用 [ 4 ] 。本文将细胞凋亡蛋白质所对应的mRNA的二级结构信息挑选出来，并与蛋白质一级序列信息相结合，利用生物信息学的方法统计分析了结构和序列信息，将有利于更深刻地了解不同亚细胞位置中细胞凋亡蛋白质的特性。 本文以细胞凋亡蛋白质的mRNA序列，mRNA二级结构，氨基酸序列作为研究对象，统计分析了三阅读框3-mer mRNA序列频数信息，mRNA二级结构-序列模式信息，氨基酸的物理化学性质，氨基酸黏性和进化信息，用支持向量机的方法基于Jackknife检验和独立检验对不同亚细胞位置的细胞凋亡蛋白质进行预测。
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user: 2. 数据集 本文所采用的细胞凋亡蛋白质数据均来源于Uniprot数据库(Release 2015_12 http://www.Uniprot.org/)。根据关键词apoptosis挑选出1128个细胞凋亡蛋白质，其中多定位的蛋白质有555个，有明确唯一单一定位信息的蛋白质有572个。去掉蛋白质数量过少的亚细胞位置，在RefSeq数据库中查找到选定的单一定位的蛋白质的mRNA序列，同时去掉mRNA序列长度大于10，000 nt的蛋白质。最终采用的数据集共包含蛋白质331个，分别位于四个亚细胞位置：细胞核，细胞膜，细胞质和线粒体，见图1。数据集中每个蛋白质都有对应的mRNA序列。 图1. 凋亡蛋白质数据分布图
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user: 4. SVM算法 4.1. 支持向量机(Support Vector Machine， SVM) 支持向量机(Support Vector Machine， SVM)是一种用于解决分类和回归问题的机器分类算法。基本原理是将低维空间向量集映射到高维空间，通过选用适当的核函数和寻找最优分类面，使得不同类别样本之间的间隔最大化，从而有效地解决非线性分类问题。 本文使用支持向量机的C-SVC (C-Support Vector Classifier，C-支持向量分类器)类型，径向基核心函数，采用台湾大学林智仁(Lin Chih-Jen)教授开发的libsvm 3.21软件包 [ 18 ] ，通过搜寻最优C和γ值来训练细胞凋亡蛋白质中按照亚细胞位置类别作为标记的特征参数数据集，进行Jackknife检验 [ 19 ] [ 20 ] 和独立检验的预测。 4.2. 预测性能评估 本文采用了Jackknife检验和独立检验，Jackknife检验被认为是较严格和客观的统计检验方法；而独立检验则反映了算法对新序列的预测能力。在Jackknife检验中，假设细胞凋亡蛋白质数据集共有N条蛋白质序列，把其中的每条蛋白质依次作为待测样本，剩下的N-1条蛋白质作为测试集测试，并给出这条细胞凋亡蛋白质的分类。在独立检验中，本文随机选取80%的数据作为训练集，用Jackknife检验训练出模型，将其余20%的数据作为测试集来检验模型的预测能力。本文采用的评价算法性能的指标为：敏感性 (Sensitivity， Sn)、特异性(Specificity， Sp)、预测成功率(Accuracy， Acc)、总体成功率(Overall accuracy， OA) 和评价综合预测结果的相关性系数(Mathew’s Correlation Coefficient， MCC)，定义如下： (18) (19) (20) (21) (22) 其中，TP i 表示第i类亚细胞位置中预测正确的细胞凋亡蛋白质条数；TN i 表示非第i类亚细胞位置中的细胞凋亡蛋白质被正确的识别为非i类的蛋白质条数；FP i 表示非第i类亚细胞位置中的细胞凋亡蛋白质被错误的识别为第i类的蛋白质条数；FN i 表示第i类亚细胞位置中细胞凋亡蛋白质被错误的识别为非i类的蛋白质条数。
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user: 摘 要 新场气田地处四川盆地川西坳陷中段北东东向大型隆起带上，上三叠统须家河组五段(T 3 x 5 )属三角洲前缘–滨浅湖亚相沉积，泥岩发育，为研究区主要烃源岩之一。近年的勘探中，T 3 x 5 取得了重大突破，亦成为新场气田的新产层。由于T 3 x 5 呈现“泥包砂”的地层结构特征，其天然气成藏条件显得较为复杂。从构造特征、储层预测、裂缝地震预测等方面对气藏的主控因素进行了评价，综合分析认为T 3 x 5 成藏受多种因素共同控制。 关键词 :新场气田，须家河组，裂缝预测，主控因素
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user: 1. 引言 上三叠统须家河组(T 3 x)是新场气田主要含气层系之一 [ 1 ] ，在前期勘探和开发实践中，须家河组二段(T 3 x 2 )和四段(T 3 x 4 )是主要产气层段 [ 2 ] [ 3 ] ，而一段(T 3 x 1 )、三段(T 3 x 3 )、五段(T 3 x 5 )则为主要的烃源岩层 [ 4 ] [ 5 ] 。但随着新页HF-2井、川孝96井以及川罗562井在T 3 x 5 获得产气量的突破，预示着T 3 x 5 具有勘探自生自储型天然气的前景。 川西坳陷T 3 x 5 厚度大，主要发育三角洲前缘–滨浅湖亚相沉积的泥页岩夹砂岩 [ 6 ] ，在以往的研究中常将其作为主力烃源岩来评价 [ 7 ] 。虽在勘探上取得了一定的突破，但由于T 3 x 5 的产层复杂，泥页岩与砂岩频繁互层，纵、横向变化快，组合方式多样化，导致其最有利的产层组合尚未确定。新场气田T 3 x 5 的产气层均大量出水，而复杂的产层组合预示着其评价方法及预测模式的建立具有更多的不确定性和多解性。笔者力求从构造特征、储层分布、裂缝发育状况等方面探讨T 3 x 5 天然气成藏主控因素。
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user: 2. 地层特征 新场气田T 3 x 5 沉积厚度大(260~750 m，平均480 m)，总体上表现为泥包砂特征，可划分为上、中、下3个亚段，平均泥地比69%，主要发育三角洲前缘以及滨浅湖亚相沉积 [ 6 ] 。 T 3 x 5 砂岩储层主要呈透镜状分布，厚度变化较大，最大可达25 m，最薄仅为1 m，平均5~9 m。前人将T 3 x 5 纵向上砂泥岩组合划分为3种类型(图1)：①富含泥型，该层段泥、页岩相对较纯，夹少量厚度小于1 m的薄层砂岩，主要发育于T 3 x 5 上亚段；②薄互层型，砂岩与泥页岩呈1~5 m等厚或不等厚互层，主要发育于T 3 x 5 中亚段；③富含砂型，该层段砂岩厚度相对较大，累计厚度普遍大于15 m，单层最大厚度大于5 m，主要发育于T 3 x 5 下亚段。上述砂泥岩组合类型中，富含砂型为主要的产气层段。
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user: 3. 构造特征 新场气田T 3 x 5 构造形态总体呈现为西高东低的特点，西部发育北东东向的鼻翼状构造，高点向西延伸出研究区。鼻翼状构造南翼倾角较大，构造轴呈现东西向展布，表现为南陡北缓，反映存在近南北向的应力场。 区内断裂不发育，主要分布在研究区的东部。断裂走向主要有2个方向，少数小断裂呈近东西向展布，多数规模较大的断裂为北北东走向 [ 8 ] ，且均为逆断裂。主要断裂的走向与构造等值线近似垂直，易形成断块圈闭 [ 9 ] ，在东部断裂主要发育区，形成了2个规模较大的断块圈闭。 从T 3 x 5 下亚段顶面构造图(图2)来看，产气井主要分布于主体构造上，说明构造对T 3 x 5 天然气有控制作用。但主体构造上也分布着许多非产气井，则说明T 3 x 5 天然气藏并不完全属于构造控藏，构造只是天然气成藏的主控因素之一。
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user: 4. 储层特征 新场气田T 3 x 5 砂岩储层以中–细砂岩为主，主要岩石类型包括岩屑砂岩、长石岩屑石英砂岩以及钙屑砂岩等，物性较差，孔隙度一般小于10%，渗透率一般小于1 mD，属典型的低孔、低渗储层。储集空间以粒间溶孔和微裂缝为主，具少量的粒内溶孔、石英压溶孔和残余粒间孔 [ 10 ] [ 11 ] 。 砂岩储层主要发育在研究区的北部地区(图3)，砂地比达到50%，大部分出气井分布于该区域，故砂岩储层的发育与含气性有一定的关联。但新场气田T 3 x 5 砂岩主要呈透镜状展布(图4)，缺乏一定的连续性，故亦只能作为区内天然气藏主控因素之一。 图1. 新场气田T 3 x 5 砂泥岩组合模式图 图2. 新场气田T 3 x 5 下亚段顶面构造图 图3. 新场气田砂地比平面分布图 图4. 过新场29井~新场203井~新场882井~川孝565井T 3 x 5 气藏剖面图
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user: 5. 裂缝发育特征 新场气田T 3 x 5 裂缝主要发育于2个区域：一个位于主体构造南翼，发育高角度构造裂缝；另一个位于研究区东部鼻状构造的倾没端，发育低角度的层间裂缝(图5)。裂缝发育区内分布有大量钻井，但大部分为出水井，仅有新场29井和新3井为产气井，而在裂缝中等发育的构造主体西区却有新场32井、新场26井等大量产气井。分析认为，T 3 x 5 泥岩含量较高，构造成岩过程中，有大量地层水生成，在该背景下，裂缝发育虽能在一定程度上改造T 3 x 5 储层，但过于发育，则会导致储层大量含水，造成含气饱和度不高。因此，对于自生自储的T 3 x 5 气藏，裂缝的存在能改善储层物性，但若裂缝过于发育，则会降低储层的含气饱和度，故中等裂缝发育区有利于天然气藏的形成。
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user: 6. 成藏主控因素 T 3 x 5 为三角洲前缘亚相沉积，以暗色泥、页岩、碳质页岩夹煤层和煤线为主，泥岩有机碳质量分数为0.5%~4.82%，有机质类型为Ⅲ型，为研究区主要气源层之一。从油气成藏体系上来看，新场气田T 3 x 5 具备自生、自储、自盖的成藏条件。综合分析产气井的分布状况表明，区内成藏主控因素较为复杂。 从构造上看，构造主体高部位分布有大量的产气井(新场32井、新场26井、新209井、新3井等)，亦有部分非产气井(新场13井、川孝94井、新场25井等)，而在构造倾没端虽多为非产气井，但也存在新场207井、新场23井等工业产气井，由此说明构造只是T 3 x 5 气藏有利控制因素之一。 从储层分布来看，构造主体部位及其北翼砂体相对较为发育，但物性较差，呈透镜状分布，相互间缺乏连通性。根据已钻井出气情况，砂体的分布与产气井的位置存在一定的相关性，如新场23井、新场207井的产气均受砂体展布所控制，反映出砂体分布亦是成藏主控因素之一。 另外，裂缝发育区在较大程度上决定了含气有利区的展布。地层的裂缝发育，其储集性能会增大。新场气田构造主体部位裂缝发育程度中等，对砂岩物性有一定程度的改善，沟通了部分透镜砂体；另一方面，若裂缝过于发育，则会导致储层大量进水，从而达不到工业产能而成为水井。 综合来看，新场气田T 3 x 5 气藏为原生气藏，构造、储集砂体以及裂缝发育程度均对成藏有控制作用。 图5. 裂缝发育区与含气性关系图