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本文针对microRNA生物学研究的需求建立了一个microRNA计算分析平台mirAnalyzer,其中包括从高通量测序数据中预测新microRNA的计算工具mirMiner,microRNA靶点预测工具和trans-acting RNA相关分析工具TasiAyser三个模块。MirAnalyzer提供从新microRNA预测到microRNA功能及机制分析的系统流程,将是实验生物学的良好助手,也为microRNA系统生物学研究提供了有效的平台。 MicroRNA作为近年来的研究热点,是一类小分子的非编码RNA,它通过与mRNA的3-UTR的特异性结合而抑制其表达,从而起到调控基因表达的作用。该类小分子RNA几乎参与到生物体的所有细胞过程中,并在多种物种中展现其调控功能,其强大的生物学功能引起了越来越多的关注。 随着RNA-seq测序技术的迅速发展和普及应用,近年来积累了各种生物样本的大量RNA数据,而且这类数据还在不断增加。开发有效的计算工具以充分利用这些数据从中发现新的生物知识是生物信息学领域的一个重要任务。在高通量RNA测序结果中包含已知的miRNA序列和其它各类功能序列如tRNA、rRNA等,同时也毫无疑问包含大量未知的功能性RNA。在本文中,我们根据miRNA生物合成过程的特征,从高通量测序的序列数据中预测新的miRNA成熟体,研究开发了mirMiner工具。 为了进一步研究microRNA在生物体内发挥的作用,需要找出microRNA能够调控的靶基因。microRNA通过与靶基因转录产物的特异性结合从而导致靶基因沉默。针对microRNA在生物内发挥作用的方式,设计了一套microRNA靶基因预测流程,其中同时考虑了microRNA序列与靶基因序列的匹配度以及microRNA与靶位点结合形成的二级结构的能量等参数。 Trans-acting RNA(ta-siRNA)是一种在植物中发现的一种小干扰RNA,它由microRNA介导的mRNA降解产生。在植物细胞内,ta-siRNA发挥作用的方式与microRNA十分类似,都是通过与靶基因转录产物的特异性结合而导致靶基因的沉默。研究ta-siRNA在生物体内的产生过程以及ta-siRNA参与的调控通路对了解microRNA可能的级联调控机制有重要的意义。