美洲鲎miRNA的生物信息学挖掘与分析

利用miRBase数据库中已有动物的小RNA（miRNA）,通过生物信息学方法对美洲鲎(Limulus polyphemus)表达序列标签（Expressed Sequences Tag,EST）和cDNA进行序列比对,挖掘美洲鲎miRNA,得到了 72个miRNA前体(pre-miRNA)、49个可编码成熟miRNA,隶属于40个miRNA家族。miRNA家族归类结果表明,无论在低等脊椎动物还是高等动物中,miRNA家族的存在都是相当保守的。以miR-10基因前体为例,分析其序列与其他物种同源序列的差异,显示miRNA序列的高度保守性。miR-10前体序列分析系统进化发现,物种聚类与传统分类亲缘关系一致。     

藏鸡肌肉组织中3条新发现miRNA序列的克隆及靶基因预测

旨在克隆藏鸡不同发育阶段肌肉组织中新发现的差异表达的3条miRNA(miR-13_529,miR-20_1207,miR-24_1302)序列,并对它们的靶基因进行预测,为3条miRNA序列功能的研究奠定基础.随机选择150日龄健康藏鸡,屠宰并采集藏鸡肌肉组织,提取组织总RNA,利用Stem-loop RT-PCR法克隆获得藏鸡3条新发现miRNA序列,利用4个生物信息学预测软件预测3条miRNA序列的靶基因.结果表明,克隆获得miR-13_529序列23bp,miR-20_1207序列21bp,miR-24_1302序列22bp.靶基因预测结果显示,分别能与3条miRNA序列特异性结合的2个、10个和1个靶基因均与肌肉生长发育相关.这些结果表明3条新发现的miRNA序列可能在藏鸡肌肉发育的过程中具有重要的调控作用.     

中华鳖抗菌肽Hepcidin成熟肽基因的克隆及同源性的初步研究

采用同源克隆的方法,以用于扩增大菱鲆hepcidin成熟肽基因的引物,从中华鳖肝脏cDNA中扩增得到1条长78 bp的基因片段.初步判断其属于Hepcidin家族,与HAMP1具有较高的同源性,分析表明其为Hepcidin成熟肽.根据基因序列推断得到的成熟肽蛋白序列如下:QSHISLCRWCCNCCKANKGCGFCCKF.与其他物种的成熟肽进行比对,发现其与大菱鲆的成熟肽序列同源性达到100 %,并构建了基于各物种Hepcidin前体肽的系统发育树,为研究物种进化提供了证据.     

基于MiRfilter系统的毛果杨miRNA预测

从参数训练、参数范围训练、候选成熟体打分等方面改进miRNA预测系统MiRfilter,使其适应拥有更长前体的植物miRNA的预测.预测毛果杨基因组上的miRNA,并对系统进行精度检验.利用MiRfilter系统共预测出3 860条候选miRNA;在110个正样本中,正确识别91条前体和80条成熟体,前体预测精度为82.73%,成熟体预测精度为72.73%;在毛果杨第4号染色体（LG_Ⅳ）上得到的1 968个负样本中,有12个数据可认为是miRNA,假阳性率为0.61%.     

阿尔茨海默症miRNA靶基因预测研究

为深入了解阿尔茨海默症的发病机制,利用匹配的基因表达数据和miRNA表达数据,对miRNA的靶基因进行预测分析.首先对选择出的差异表达miRNA进行靶基因预测;然后利用HCTarget算法验证预测的靶基因;最后对miRNA及其靶基因构建调控网络.调控网络中包含11个已确定的与AD有关的miRNA及6个AD致病基因.通过分析网络发现miRNA及其靶基因在正常与患病两种情况下的活性变化趋势,生物学分析也证实了它们在AD中的重要作用,为AD发病机制研究提供了依据.     

miR164a及其靶基因PeNAC1相互作用研究

miRNA参与了生物体重要的基因表达调控过程,其中miR164通过对标靶NAC(NAM/ATAF/CUC)基因家族的精细调控,在植物激素信号传导、生长发育以及胁迫应答中起着重要作用。为了验证杨树中miR164a和其预测靶基因PeNAC1间是否也存在这一相互作用,笔者采用PCR技术克隆了毛果杨(Populus trichocarpa)miR164a的前体序列Ptc-MIR164a,并通过RNA fold(http://rna.tbi.univie.ac.at/)在线软件对其进行了miRNA二级结构分析。结果表明:该序列能形成典型的二级茎环结构,预示其在细胞内能被加工为成熟的miR164a。进一步借鉴动物细胞miRNA研究中荧光素酶报告基因法,利用高效的杨树原生质体瞬时表达体系,验证了Ptc-MIR164a对其预测靶基因PeNAC1的标靶作用; 同时,也建立了一种比较简单、直观的植物miRNA靶标基因的鉴定方法。     

中国鲎保守miRNA靶基因预测及功能分析

以中国鲎、美洲鲎和果蝇EST为靶标,使用多个软件对中国鲎胚胎发育期高表达、高保守的19条miRNA进行靶基因预测。结果表明:8条miRNA在中国鲎EST中获得18条靶基因;17条miRNA在美洲鲎EST中获得616条靶基因;12条miRNA在果蝇EST中获得543条靶基因。这些保守miRNA潜在调控靶基因的功能,不但可能与血液凝集反应以及抗菌功能相关,而且还可能广泛参与生化调控、细胞组分组织架构、细胞组分空间定位、发育过程、多细胞器官构建、色素形成等生理过程。     

大规模GO注释的生物信息学流程

随着新一代测序技术的不断发展,海量的序列数据将为生物学研究者挖掘基因信息提供巨大的资源.信息挖掘的一项重要工作是对序列进行功能注释,其中最重要的功能注释方式是基因本体论( Gene Ontology,GO)的注释.利用生物信息学方法和软件工具集成了针对EST序列的大规模GO注释流程(large-scale GO annotation pipeline,LSGAP).该流程集合了BLAST、B2g4pipe以及Wego等软件和Swissprot、Nr或Interpro等常用蛋白数据库.用户可以将EST序列通过此流程最终获得可视化的GO分类统计图表,直观地显示基因在不同过程中的参与情况.为了验证LSGAP的准确性,对2007年发表的美洲牡蛎(Crassostrea Virginica)的EST序列进行了LSGAP分析,结果表明GO分析非常准确有效.通过与Blast2go和GoBlast等GO注释软件进行比较,LSGAP流程具有可以本地化运行BLAST、对硬件要求低和运行时间短等诸多优势,因此LSGAP流程是科研人员进行基因功能挖掘的有效工具.     

胃癌耐药相关hsa-miR-194-5p的靶基因预测及生物信息学分析

目的：研究胃癌耐药相关hsa-miR-194-5p的靶基因，并分析其参与的生物学过程和信号转导通路，为胃癌耐药机制的表观遗传学研究提供前期基础.方法：通过NCBI数据库检索hsa-miR-194-5p的基本信息；使用预测数据库预测hsa-miR-194-5p的靶基因；使用DAVID数据库对靶基因集合进行功能富集分析(GO)和信号转导通路富集分析(KEGG).结果：成熟的miR-194-5p序列多个物种之间具有高度保守性.预测靶基因共325个，参与的生物学过程主要有Golgi组织和细胞对DNA损伤刺激的反应(P<0.01),分子功能包括泛素蛋白连接酶结合和泛素介导的蛋白水解(P<0.01),细胞组分富集在细胞核和细胞表面，调控包括TGF-β和WNT等多条信号转导通路(P<0.01).结论：miR-194-5p的靶基因SMURF1、 RAC1、MAPK1与胃癌细胞的增殖密切相关.     

基于Gene Ontology的MicroRNA功能聚类

MicroRNA(miRNA)的许多生物过程是通过影响靶基因的转录后表达.miRNA与靶标之间的互补程度和性质决定其基因调控作用.结构相似性可以作为一个强有力的方法推断分子功能的相似性.然而,结构比对的方法来度量miRNA之间的相似性通常不太准确,而且时间开销大.对这些表达差异的miRNA的靶标基因进行聚类,可以很好地理解miRNA的功能.提出一个新的GO(gene Ontology)语义相似性的方法来区分miRNA功能组.该方法采用项信息和边的权重来度量GO项的权重.此外,2个GO图的共同项和非共同项还被用来度量这2个图之间的相似度.对于2个miRNA,它们之间的相似性可以用它们靶标基因标注的GO项的相似性来计算.实验结果表明此方法不仅可以将相似功能的miRNA聚在一起,而且可以预测未知miRNA的功能.     

日本对虾miR-34靶基因预测及其生物信息学分析

已有研究表明日本对虾(Marsupenaeus japonicus shrimp)miR-34(mja-miR-34)参与调控白斑综合症病毒(white spot syndrome virus, WSSV)的感染，但其调控的宿主基因还未具体阐述.本研究首先比对了miR-34在17个物种中的序列，并使用TargetScan 5.1和miRanda预测了miR-34调控的宿主基因.结果显示，miR-34在物种进化过程中具有高度保守性；mja-miR-34可靶向作用于242个宿主编码的基因，且在病毒感染不同时间段呈现差异表达；利用GO注释和KEGG信号通路富集分析结果表明，mja-miR-34的靶基因参与细胞代谢、细胞信号转导、免疫系统以及遗传信息的调控等过程；mja-miR-34在对虾体内可调控靶基因(translation initiation factor)的表达.结果说明mja-miR-34及其靶基因参与病毒感染等多个细胞进程，但还有待进一步验证.本研究可为mja-miR-34靶基因的鉴定及其生物学功能的研究提供数据支持和理论指导.     

橡胶树miRNA探查

橡胶是一种重要的工业原料,橡胶树的种植是热带地区尤其是海南省重要的农业产业之一。miRNA在生物的生长发育及抵御病虫害方面发挥了重要作用,而已公布橡胶树的miRNA仅有32种。通过胶乳miRNA测序的方法对橡胶树miRNA进行系统的探查,共发现已知miRNA 170种,预测新的miRNA 250种,对这些miRNA靶基因进行预测及GO功能富集分析发现,其GO条目主要集中在碳水化合物的合成代谢方面,这提示我们miRNA在胶乳的合成代谢过程中发挥了一定的作用。实验结果将为后续miRNA的进一步研究应用奠定基础。     

miR-430基因簇的生物信息学分析

很多microRNA （miRNA）基因在基因组上紧密排列形成miRNA基因簇,mir-430是目前已发现的最大miR-NA基因簇,但其起源和进化方面却是未知的.为了揭示mir-430基因簇的起源及其在相关物种的进化关系,文中基于miRNA序列同源保守的特点,采用BLAST程序在NCBI基因数据库中搜索mir-430序列,在14个物种中共搜索到35个mir-430基因序列,这14个物种都为硬骨鱼类.多序列对比发现mir-430基因簇成熟序列的第2到第8位碱基以及第16到第22位碱基为保守序列.进化分析表明七鳃鳗的pma-mir-430基因可能是此基因家族最早出现的基因形式,并且pma-mir-430e可能是其他物种mir-430基因的祖先基因.祖先基因经过个别碱基的缺失及突变、串联重复和大片段重复等方式形成了mir-430基因簇.该研究通过分析不同物种中mir-430基因簇的特征,揭示mir-430基因簇的分子进化规律,为其调控网络和功能研究提供理论基础.     

大豆降解组文库microRNAs的启动子分析

研究目的：创新要点：通过分析miRNA的核心启动子和顺式作用元件为进一步解析大豆（Glycinemax）miRNAs表达调控及其功能研究提供重要信息。利用生物信息学方法全面解析了大豆降解组文库miRNA的启动子特征,并依据顺式作用元件及靶基因构建了miRNA的表达与生长素响应因子、赤霉素响应因子之问存在潜在的负反馈调控网络。研究方法：本研究利用TSSP程序和PlantCARE数据库预测了来自大豆降解组文库的440个miRNA的核心启动子以及369个miRNAs的顺式作用元件,并依据顺式作用元件及靶基因构建miRNA调控网络。重要结论：83．86％的miRNA在其上游序列中含有启动子,8．64％的miRNA在其下游序列中含有启动子,21．59％的miRNA包含增强子。核心启动子的TATA盒与转录起始位点（TSSs）的分布相似（见图2）。此外,对转录起始位点5’端的顺式作用元件预测为miRNAs的可能功能和表达的时空性提供了线索。miRNAs的顺式作用元件和靶基因的分析显示,部分miRNA的表达与生长素响应因子、赤霉素响应因子之间存在潜在的负反馈调控（见图3）。     

棉花腺体形成相关的miRNA差异表达研究

植物miRNAs在基因表达、生长、发育等方面有十分重要的作用．本实验以棉花显性无腺体近等基因系为材料,利用miRNA基因芯片杂交技术,分析与腺体形成相关的miRNA的差异表达．结果表明,棉花腺体形成期共有30个miRNA有差异表达,其中表达上调的miRNA有24个,分别属于miR156,miR157,miR166和miR390家族．表达下调的miRNA有6个,分别属于miR149,miR169,miR289,miR705,miR1224和miR1227家族．miRNA家族作用的靶基因分析发现主要分布在发育     

基于二阶马尔科夫模型预测可趋近性miRNA靶基因

miRNA是一类重要的基因表达调节因子.准确预测miRNA的靶基因对研究miRNA的功能和作用机制至关重要.文中提出一种考虑靶位点可趋近性(accessibility)的miRNA靶基因预测算法.算法首先选择满足种子互补条件的“部分可趋近性”位点；然后用二阶马尔科夫模型计算与miRNA种子区互补的特定核苷酸片段(寡聚体)在3′UTR任意位置上出现的概率并统计“部分可趋近位点”上寡聚体出现的次数；采用过表达水平值评估一个或多个互补位点上至少出现一次寡聚体的概率；最后根据过表达水平值排序miRNA-3UTR对,并取排序的前N个miRNA-3′UTR对作为预测结果.在果蝇和人类数据集上测试的实验结果表明此算法具有较高的灵敏性和精确性.     

RACK1依赖的miRNA途径参与调节植物叶绿素的生物合成

为深入探索活化C激酶受体1(receptor of activated C kinase 1,RACK 1)在调节植物microRNA(miRNA)的生物发生,以及其靶基因中的关键作用,对在美国国家生物技术信息中心(National Center for Biotechnology Information,NCBI)网站上共享的基因表达综合数据库(Gene Expression Omnibus,GEO)中有关rack1突变体的小RNA序列数据重新进行了系统分析和挖掘,找到了19个新miRNA.通过解析差异miRNA表达,鉴定到了特异调控叶绿素合成相关基因HEMA和HEMC表达的miRNA,为今后深入系统地研究RACK1在调节叶绿体发育和光合作用机理提供了关键的理论依据,也为利用公共数据库挖掘潜在的数据信息提供了基本的研究设想和思路.     

基于miRNA调控网络研究其在乳腺癌病理学分型中的作用

目前microRNA(miRNA)转录后的调控作用在乳腺癌(breast cancer,BC)致病机理探寻中受到广泛关注.但在病理分型中,人们对于miRNA如何与其靶标基因相互作用来调控乳腺癌的分型还知之甚少.本文通过结合基因表达数据和序列信息预测miRNA在乳腺癌分型中的作用.首先,使用T统计针对健康、非浸润及浸润性乳腺癌样本提取差异表达的miRNA和mRNA;然后,利用HCtarget算法预测表达显著miRNA的靶基因;最后,构建miRNA和mRNA调控网络并进行富集性分析.分子生物学分析显示,10个显著表达的miRNA的靶基因广泛参与MAPK信号通路、Wnt信号通路、雌激素信号通路等与乳腺癌密切相关的通路.而hsa-miR-200c,hsa-miR-205和hsa-miR-145调控强度变化贯穿乳腺细胞由正常到非浸润再到浸润的整个过程,可以作为识别乳腺癌潜在的分子标志物,为乳腺癌发病机理研究提供了方法和依据.     

缺血性脑卒中外周血差异miRNA挖掘与生物信息学分析

目的 本研究旨在通过生物信息学方法筛选缺血性卒中的关键miRNA,探讨其下游靶基因及相关调控通路在缺血性中风中可能发挥的生物学作用.方法 利用R语言的Limma包分析大鼠缺血性卒中模型外周血miRNA表达谱数据,miRbase数据库鉴定差异miRNA保守性,miRDB数据库预测这些miRNA的靶基因.联合应用strin...     

基于GEO和分子对接的荔枝核黄酮类化合物治疗冠状病毒肺炎机理研究和3CLpro抑制剂虚拟筛选

挖掘冠状病毒感染肺炎的潜在靶基因,以及筛选荔枝核中抑制冠状病毒3CL蛋白酶(3CLpro)的黄酮类化合物.利用GEO数据库下载SARS-CoV感染的小鼠肺炎的基因集,利用R语言筛选差异表达基因.通过文献筛选荔枝核的黄酮类化合物,采用SWISS数据库、DRAR-CPI服务器预测化合物潜在作用靶点.使用String数据库构建成分靶点-疾病靶点互作网络,通过Cytoscape的cytoHubba插件筛选核心靶点.通过DAVID进行GO和KEGG分析,预测冠状病毒感染肺炎的发病机制及荔枝核黄酮类化合物的作用机制.借助分子对接虚拟筛选治疗冠状病毒感染肺炎的黄酮类化合物.筛选得到761个差异基因作为冠状病毒感染肺炎的潜在关键基因,其中上调757个,下调4个,它们主要富集在单纯疱疹感染、PI3K-Akt信号通路、甲型流感、炎症免疫等信号通路.荔枝核中19个黄酮类化合物可作用于380个靶点,在成分靶点-疾病靶点互作网络中挖掘得到100个核心靶点,它们参与调控PI3K-Akt、HIF-1等多条信号通路.分子对接结果显示,柚皮芸香苷、柚皮苷、原花青素A2、原花青素、芦丁5个黄酮类化合物与3CLpro抑制剂...