随着人类基因组计划的完成和对编码基因的功能分析不断深入，对非编码区的研究已经成为后基因组时代的巨大挑战和研究热点。大多数真核生物是由蛋白质编码序列和非编码序列两部分组成，其中只有极小一部分编码蛋白质基因，人类基因组中只有不到3％的编码区，而剩余的97％非编码区的含义和作用还不清楚，特别是功能多样的microRNA(miRNA)。随着microRNA的不断发现，它的数量已经越来越多，microRNA参与的各种功能也在不断的被发现，同时技术的进步引起了microRNA高通量数据的出现，因此microRNA的研究已经逐渐的成为了生物信息学一个关注的热点。　　 microRNA是一类长约21-25碱基对的单链非编码RNA分子，它广泛存在于真核生物中，是一种不编码蛋白质的短序列RNA。目前，在各物种中已经发现了15，172个microRNA。microRNA是一种后转录调控的因子，它根据互补结合的完全程度而把对靶mRNA的作用分为降解靶mRNA和抑制靶mRNA的翻译，而在动物中，microRNA对靶基因的作用以抑制靶mRNA的翻译为主。而在人类中，有研究人员推测三分之一的基因都受到microRNA的调控。microRNA的功能主要是调节生物体内与机体生长、发育、分化过程有关的基因的表达。目前关于microRNA研究的一个重要方面仍然集中于microRNA以及它们靶基因的预测和发现。同时，另外一个重要方面是关于microRNA功能与疾病方面的研究，但这方面的研究目前主要局限于传统低通量技术的限制。近年来，研究人员发展了检测microRNA表达的高通量技术，也有了一些利用microRNA表达谱信息开展的研究，这为我们利用microRNA的表达信息结合其它的生物学数据开展系统生物学的研究提供了机遇。　　 本论文利用系统生物学的分析技术，整合多层面信息分析共出现microRNA的调控机制以及功能特性。我们定义了两种不同类型的共出现microRNA，第一种是指在不同的样本中共同表达出现的，这种共出现以样本为纽带；第二种是指在复杂生物学过程及生物分子网络中以相同媒介(节点)的上下游产物(或邻居)共同出现的，这种共出现往往是以基因(microRNA)为纽带的。　　 针对第一种共出现microRNA，我们利用microRNA的表达谱信息挖掘在不同的样本中共出现的microRNA(共表达microRNA)具有共调控以及共功能的性质特点。在共调控方面，我们结合microRNA的染色体位置信息以及序列信息，发现它们受到共同的调控，倾向于处于临近的位置，并且受到更多的转录因子(TF)共同调控。在共功能方面，我们利用基因功能注释体系(GO)的信息，结合microRNA的靶基因数据，发现共表达microRNA具备较高的功能相似性，并且这种功能相似性对不同的microRNA靶基因来源具有鲁棒性。这些性质的发现将有助于我们利用microRNA表达谱信息挖掘潜在的表达调控机制，以及利用表达谱信息挖掘具备共同功能的microRNA开展进一步的生物学应用。　　 针对第二种共出现microRNA，我们以化学小分子为媒介，利用表达模式相似性构建癌症条件下的microRNA-化学小分子网络，并且基于这个网络分析和相同节点(化学小分子)以邻居形式共出现的microRNA的性质特点。这些性质在功能一致性方面包括：共享相同的差异表达靶基因、处于相同的microRNA家族里、GO功能一致性更高；在调控机制方面包括处于较近染色体距离、共享较高的转录因子数量和比率。这些性质特点的发现将有助于癌症发病分子机制的发现以及抗癌化学药物和生物药物的开发。