基于随机游走方法系统分析microRNA对人类疾病的调控影响

来源 :哈尔滨医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:emily9999
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microRNA是一类重要的非编码小分子RNA,长约22个核苷酸,它通过降解靶基因mRNA或者抑制靶基因mRNA的翻译来发挥作用,通常在转录后水平调控基因的表达。microRNA参与各种各样的生物调节,如细胞的发育、增殖、分化、凋亡以及脂肪代谢等。越来越多的研究表明,microRNA在人类疾病的发生、发展和预后中扮演着重要的角色,microRNA将成为疾病诊断新的生物学标记。深入阐释microRNA对人类疾病的调控影响将有助于疾病的病理分类、药靶设计以及对病人的个体化医疗。  本文从microRNA靶基因和多类疾病的相关基因出发,利用它们在蛋白质互作网络上的功能联系,提出一种识别疾病相关microRNA的计算方法。microRNA靶基因和疾病基因在蛋白质互作网络上的功能联系是通过全局的网络距离测度——随机游走方法,同时结合基因集合富集分析实现的。将本文提出的方法应用到人类癌症,我们发现该算法可以有效地识别疾病相关的microRNA。通过对算法中不同的参数以及在不同的数据进行测试,结果显示算法是稳定的。此外,运用这种方法,对于269种疾病中的每一种疾病,我们排秩499个microRNA,为未来有针对性的进行疾病相关microRNA的生物学实验提供一定的指导,便于疾病microRNA相关领域的研究。  基于本文提出的识别疾病相关microRNA的计算方法,我们进一步构建了microRNA-疾病网络,并基于此网络系统分析了microRNA对人类疾病的调控影响。我们发现,只有很少的一部分microRNA调控大量的疾病基因,起着全局调控的作用,而大部分microRNA都调控较少的疾病基因。在所分析的18类疾病中,与神经系统疾病相关的基因倾向于被较多的microRNA所调控,而与自身免疫类疾病相关的基因倾向于被较少的microRNA所调控。此外,我们还考察了microRNA-疾病网络中的功能簇现象,结果表明网络中属于同一个疾病类的疾病与其相应的microRNA倾向于成簇。最后通过对microRNA-疾病网络进行层次聚类,我们识别了一些microRNA与疾病的共调控模块,模块中多数疾病属于同一个疾病类,意味着它们可能具有相似的microRNA调控机制。  总之,我们的研究从系统水平上分析了microRNA对人类疾病的调控影响,这将有助于阐释microRNA参与疾病的病理过程,为探索疾病microRNA的性质提供了一个新的思路。
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