在整个生命历史中,进化依赖于随机突变和自然选择的基本过程,从而产生了具有显著功能的多种生物分子。定向进化领域长期以来一直试图利用进化的力量来设计新的生物分子功能 1、2。然而,典型的细菌、酵母或人类细胞中 DNA 复制的突变率为每个碱基 10 −10 –10 −9 个替换 3 ,或者说,平均长度(~1 kb)的基因内的突变大约每 100 万到 1000 万次细胞分裂就会发生一次。在如此低的突变率下,即使是简单的单个突变也很难采样到,而这些突变可以使目标基因(GOI)及其编码的 RNA 或蛋白质朝着所需功能的方向发展。定向进化传统上转向体外多样性生成,其中可以使用易错 PCR 或随机寡核苷酸池对 GOI 施加高突变率 2 。然后将得到的GOI变体文库转化为细胞,在细胞中以RNA和蛋白质的形式表达,并进行选择或筛选。富集的GOI变体作为下一轮体外多样化、转化和选择或筛选的模板,推进进化周期(图1a)。尽管定向进化彻底改变了生物分子工程——特别是荧光蛋白、酶和抗体工程2、4——但它对手动分阶段进化步骤的传统依赖限制了进化搜索的深度和规模。由于需要体外GOI多样化,经典的定向进化放弃了
2002 年,悉尼·布伦纳因其对秀丽隐杆线虫的研究而荣获诺贝尔奖。他曾预言,“遗传学将不再是一门独立的科学,因为在 21 世纪,生物学中的一切都将以基因为基础,每个生物学家都将成为遗传学家”[Trends in Genetics 9:104, 1993]。现代遗传学涵盖了极其多样化的主题。这些主题可分为两大类:功能,即遗传蓝图在生物体的一生中如何运作;进化,即我们今天看到的遗传系统是如何产生的。功能可以从多个层面进行研究。在基因组层面,我们感兴趣的是 DNA 如何被复制、转录和修复,基因如何工作以及染色体如何组织。在发育过程中,我们想知道基因组如何协同工作以协调细胞分裂和分化。最终产物是成年生物,其行为、生理、形态和生态由环境与其携带的基因之间的复杂相互作用决定。解开基因和环境的影响是另一个令人感兴趣的领域。所有生物都是进化的产物。要了解生物的整体生物学,我们必须了解塑造它的进化步骤以及现在改变或维持它的力量。悉尼·布伦纳的预测被证明在很大程度上是正确的,遗传学是当今基础科学和生物医学中最重要的学科之一。其他几门第二部分课程涵盖了遗传学的一些方面,但我们提供了该学科的广泛基础,这将为您在科学内外从事广泛的职业做好准备。
真核生物的基因组主要由散布的重复序列的各种家族组成,包括逆转录座子和可转移和内源性病毒元素。普遍的观点是,基因组重复体的多样家庭应被视为寄生虫或“垃圾DNA”(Bourque等,2018)。但是,可以遵循族谱树,或这些元素进化发展和分布的途径,因此,我们的理解应得到完全修订。重复元素在系统生物学和医学意义上扮演着角色,远远超出了“垃圾DNA”和病毒化石(Wells and Feschotte,2020年)。最近的研究越来越多地表明,基因组的基本成分,即使不是我们基因组的最基本成分,它具有病毒源,并且作为移动遗传介体的病毒在遗传进化中始终起着至关重要的作用(Cosby等,2019)。基因组的演变与克服和固定综合事件有关。随着每个重要的进化步骤,基因组中的移动遗传因素数量急剧增加。自从生活开始以来,就没有一个生物体没有所有这些不同的移动元素。在基因组的形成中,我们可以追踪涉及无数不同外观的移动元素的许多过程。基因组不是无数意外突变及其选择的最终产物,而是一种原始外部病毒感染的生活沉积物,这种矿床经常被回收,并且像编年史一样,重新解释(Vassilieff等,2023年)。为了完全发展,移动元素必须与他们的宿主基因组建立共同的关系(Gebrie,2023)。移动元件和宿主基因组的进化系统发育树显示强相关性(Kalendar等,2004; Kalendar等,2008; Moisy等,2014; Kalendar等,2020)。内源性逆转录病毒,也属于逆转录病毒,是单链
Open-Radio Access网络(O-RAN)是移动网络架构和操作中的下一个进化步骤,而近实的时间运行了智能控制器(近RT RIC)在O-Ran体系结构中扮演着核心角色,因为它在管弦乐层和下一代enodebs之间接口。在本文中,我们通过首先与软件定义的网络(SDN)控制器相似,强调了O-Ran中Centralized Controller的架构弱点。然后,我们对两个开源近RT RIC(µONOS和OSC)进行了两部分的安全评估,重点是新引入的近RT RIC的A1接口。在我们评估的第一部分中,我们使用现成的开源依赖性分析和配置文件分析工具来评估µONOS和OSC的供应链风险。在第二部分中,我们使用自定义的O-RAN A1接口测试工具(OAITT)介绍了由µONOS和OSC实现的A1 API的运行时安全测试。我们的供应链风险分析表明,我们评估的开源近rt RIC都有多个依赖风险和弱或不安全的配置。我们分别确定了211和285 µOS和OSC中的已知依赖性漏洞,其中82和190依赖项被评为高CVSS。A1界面在两种近方RIC中都导致了大多数依赖性风险。从安全性错误的角度来看,我们确定了有关访问控制,缺乏加密和秘密管理不佳的问题。我们对OSC和µOS的运行时间测试显示了以下内容。首先,两者都缺少A1接口的TLS。第二,驻留在非RT RIC中的智能控制器(非RT RIC)或RAPPS可能会损害近RT RIC中的政策,这可能会影响O-Ran的可用性。第三,非RT RIC可以利用A1协议通过近RT RIC进行秘密通信。第四,通过µONOS的A1置换容易受到服务攻击的降解(获得请求的10-60年代响应时间)和拒绝
Open-Radio Access网络(O-RAN)是移动网络架构和操作中的下一个进化步骤,而近实的时间运行了智能控制器(近RT RIC)在O-Ran体系结构中扮演着核心角色,因为它在管弦乐层和下一代enodebs之间接口。在本文中,我们通过首先与软件定义的网络(SDN)控制器相似,强调了O-Ran中Centralized Controller的架构弱点。然后,我们对两个开源近RT RIC(µONOS和OSC)进行了两部分的安全评估,重点是新引入的近RT RIC的A1接口。在我们评估的第一部分中,我们使用现成的开源依赖性分析和配置文件分析工具来评估µONOS和OSC的供应链风险。在第二部分中,我们使用自定义的O-RAN A1接口测试工具(OAITT)介绍了由µONOS和OSC实现的A1 API的运行时安全测试。我们的供应链风险分析表明,我们评估的开源近rt RIC都有多个依赖风险和弱或不安全的配置。我们分别确定了211和285 µOS和OSC中的已知依赖性漏洞,其中82和190依赖项被评为高CVSS。A1界面在两种近方RIC中都导致了大多数依赖性风险。从安全性错误的角度来看,我们确定了有关访问控制,缺乏加密和秘密管理不佳的问题。我们对OSC和µOS的运行时间测试显示了以下内容。首先,两者都缺少A1接口的TLS。第二,驻留在非RT RIC中的智能控制器(非RT RIC)或RAPPS可能会损害近RT RIC中的政策,这可能会影响O-Ran的可用性。第三,非RT RIC可以利用A1协议通过近RT RIC进行秘密通信。第四,通过µONOS的A1置换容易受到服务攻击的降解(获得请求的10-60年代响应时间)和拒绝
在哺乳动物中,胰腺是一种重要的器官,既可以执行消化(外分泌)和血糖调节(内分泌)功能,而在人类中,它也参与了严重的疾病,例如糖尿病。胰腺被认为是脊椎动物的通用器官,但它们的结构和功能因鱼而异。在脊椎动物的进化中,胰腺演变为包括内分泌细胞和外分泌细胞,这在从鱼到两栖动物的过渡中看到了这一变化。这一进化步骤强调了两栖动物在研究胰腺发育中的重要性。在这项研究中,我们使用伊比利亚蜘蛛(Pleurodeles waltl)研究了胰腺的基本结构,发育过程和再生能力,这是一种主要用于尾尾两栖动物的模型动物。 NEWT胰腺由单个哺乳动物样器官组成,包括外分泌和内分泌组织,并且没有在鱼中发现的肝癌。另一方面,已经揭示了胰腺样组织,被认为是尾胆道独有的,与鱼类胰腺类似。在发育过程中,在原始肠道的发育阶段,在两个裤子芽中的每一个中都开发了两个不同类型的胰腺细胞,并且具有复杂功能的胰腺是独立于肠道形成的,当胰腺由胰腺芽融合在一起时,它们与胰腺类似于胰腺中的胰腺类似的过程,如胰腺中的麦芽麦芽剂中的胰腺。接下来,我们通过破坏CRISPR-CAS 9来调查PDX1基因的效果,PDX1基因是脊椎动物胰腺发展的主要因素,发现在NEWT中开发了未开发的胰腺,随后可以生存。此外,对PDX基因的同步分析表明,除了Newts中的PDX1外,PDX2基因仅在某些鱼类中存在于某些鱼类中,也存在于基因组中。最后,除去了NEW的胰腺,并通过观察细胞增殖模式和测量血糖水平来检查胰腺的再生能力。胰腺去除会诱导临时细胞增殖,但并未导致完整的形态学和结构再生。在这项研究中获得的结果提供了对脊椎动物胰腺的进化轨迹的见解,从消化功能所涉及的原始作用中,以发展为能量代谢的复杂调节,尤其是负责血糖调节的独立器官。我的研究表明,纽特胰腺在填补有关脊椎动物胰腺功能进化的重要知识中的空白方面起着重要作用。