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.     

水稻microRNA及其靶基因的系统鉴定

miRNA在植物生长发育和环境胁迫中发挥着重要的作用.本研究基于49个水稻小RNA 测序数据,系统分析了已知miRNA的表达,并鉴定到了新的水稻miRNA.我们发现,miRBase上注释的水稻miRNA中,只有39％具有可检测的表达. 此外,对水稻降解组数据的分析鉴定到一些新的miRNA靶基因,包括两个新的miR444靶基因,它们分别编码WD40蛋白和热休克因子型DNA结合蛋白.     

大黄鱼转录组水平miRNA的生物信息学分析

根据成熟miRNA序列在物种间高度保守的特性,miRNA前体可以形成茎环状的二级结构,以及miRNA非编码的特性,搭建出了miRNA挖掘的生物信息学流程,并利用此流程在大黄鱼全转录组中进行miRNA的挖掘,得到54条成熟miRNA序列以及54条前体序列(pre-miRNA),根据其种子区的序列将其归为29个miRNA家族。通过对预测得到的miRNA前体序列同其他物种中相同家族的miRNA前体序列构建系统进化树,揭示出同一家族的miRNA前体在不同物种之间的保守性和多样性。利用两种靶基因预测软件,对成熟miRNA进行靶基因预测,共得到2360个靶基因,并对这些靶基因使用BLAST2GO做了进一步的GO注释和富集分析。     

芯片和荧光定量PCR分析与精子生成有关的microRNAs

提取性未成熟和性成熟小鼠睾丸组织总RNA,分离纯化并标记miRNA,利用miRNA芯片筛选出在两种组织中差别表达miRNA,并用荧光定量PCR进一步验证,利用计算机软件预测可能与精子发育有关的基因. 通过miRNA芯片发现19个miRNA在两种组织中有明显变化,选取其中14个通过荧光定量PCR进一步验证,通过软件预测了一批与精子发育直接相关的基因,将对这些基因进一步分析.     

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.     

MiRfilter:一个预测病毒microRNA的计算工具

采用生物信息学方法开发了一个预测病毒miRNA的计算机程序MiRfilter,通过提取已知的病毒miRNA的生物学特征,规定参数及参数范围,并以此为筛选标准,预测潜在的病毒miRNA.用EBV和RLCV两种病毒的正负样本对MiRfilter的预测精度进行检测.MiRfilter从39个EBV已知的miRNA中正确识别了30个,从116个负数据中检测到9个假阳性数据;从20个RLCV的miRNA中正确识别了15个,从108个负数据中检测到2个假阳性数据.用取自果蝇和线虫预测区域的186个负数据检测MiRfilter的特异性,在186个负数据中没有预测出假阳性序列.     

miRNA作用通路研究

后基因组时代的分子生物学研究需要从整体的角度,系统地阐述基因参与的生物调控过程,已有的通过构建基因调控网络的方式所做的系统生物学研究主要关注于蛋白编码基因之间的相互作用。随着近年来非编码RNA（noncoding RNA）,特别是miRNA研究的深入,显示生物体内存在着广泛的基因转录后调控。本论文通过建立综合蛋白质编码基因与miRNA基因相互作用关系的基因调控网络,分析了人类基因组中涉及miRNA的三类作用模式：（1）宿主基因与内含子miRNA共同作用于另一个蛋白编码基因。（2）miRNA簇中的不同miRNA分别作用于存在着相互作用的两个蛋白编码基因。（3）由两个宿主基因与其各自的内含子miRNA形成双向负调控回路。本研究的结果为进一步认识人类miRNA基因的功能特性提供了重要参考,研究所预测的数据为实验验证提供了依据。     

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。     

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.     

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.     

Widespread changes in protein synthesis induced by microRNAs

Animal microRNAs (miRNAs) regulate gene expression by inhibiting translation and/or by inducing degradation of target messenger RNAs. It is unknown how much translational control is exerted by miRNAs on a genome-wide scale. We used a new proteomic approach to measure changes in synthesis of several thousand proteins in response to miRNA transfection or endogenous miRNA knockdown. In parallel, we quantified mRNA levels using microarrays. Here we show that a single miRNA can repress the production of hundreds of proteins, but that this repression is typically relatively mild. A number of known features of the miRNA-binding site such as the seed sequence also govern repression of human protein synthesis, and we report additional target sequence characteristics. We demonstrate that, in addition to downregulating mRNA levels, miRNAs also directly repress translation of hundreds of genes. Finally, our data suggest that a miRNA can, by direct or indirect effects, tune protein synthesis from thousands of genes.     

Spatially restricted microRNA directs leaf polarity through ARGONAUTE1

Gene regulation by RNA interference requires the functions of the PAZ domain protein Argonaute. In plants, mutations in ARGONAUTE1 (AGO1) are associated with distinctive developmental defects that suggest a role for microRNA (miRNA) in organ polarity. Potential targets of miRNA regulation are the homeodomain/leucine zipper genes PHABULOSA (PHB) and PHAVOLUTA (PHV). These genes are expressed in a polar fashion in leaf primordia and are required for adaxial cell fate. Here we show that a 21-nucleotide miRNA that directs cleavage of PHB/PHV messenger RNA accumulates first in the embryonic meristem, and then in the abaxial domain of the developing leaf. miRNA distribution is disrupted by mutations in AGO1, indicating that AGO1 affects the regulation of miRNA. In addition, interactions between homeodomain/leucine zipper genes and an allelic series of ago1 indicate that miRNA acts as a signal to specify leaf polarity.     

深水浮式海洋平台水动力性能计算研究

在以边界元方法（BEM）和计算流体力学方法（CFD）构建的软件平台基础上,实现了有关深水浮式海洋平台设计中诸多水动力性能计算,包括波浪中的运动响应与荷载计算、砰击荷载预报、气隙校验、立管动力响应分析、系泊与动力定位系统评价,以及出入水问题的解与工程应用等.所有算例计算表明,计算或预报结果具有工程应用精度,可以为工程设计提供参考.     

水稻低温胁迫响应 ｍｉｃｒｏＲＮＡ 鉴定

水稻是世界三大粮食作物之一,然而低温胁迫会严重抑制水稻的生长发育。为了探究micoRNA在水稻低温胁迫中的作用,采用低温处理前,5℃低温处理24h和5℃低温处理48h的2~3叶期水稻整株,构建9个小RNA文库。通过高通量测序后,对9个小RNA文库的microRNA进行差异表达分析,一共筛选出21个与冷胁迫相关的microRNA,其中16个在冷胁迫下上调,5个在冷胁迫下下调。通过对这21个microRNA靶基因的CO富集结果表明,其靶基因广泛富集在包括信号转导,免疫系统和物质合成等细胞内过程中。这表明水稻可能通过多种micoRNA 介导,从各个方面来协同抵御低温胁迫。本研究为进一步阐明microRNA响应低温胁迫的分子机制提供了基础,且本研究所鉴定的microRNA为增强水稻对低温耐受性遗传改良提供了优异的miRNA资源。     

Acoelomorph flatworms are deuterostomes related to Xenoturbella

Xenoturbellida and Acoelomorpha are marine worms with contentious ancestry. Both were originally associated with the flatworms (Platyhelminthes), but molecular data have revised their phylogenetic positions, generally linking Xenoturbellida to the deuterostomes and positioning the Acoelomorpha as the most basally branching bilaterian group(s). Recent phylogenomic data suggested that Xenoturbellida and Acoelomorpha are sister taxa and together constitute an early branch of Bilateria. Here we assemble three independent data sets-mitochondrial genes, a phylogenomic data set of 38,330 amino-acid positions and new microRNA (miRNA) complements-and show that the position of Acoelomorpha is strongly affected by a long-branch attraction (LBA) artefact. When we minimize LBA we find consistent support for a position of both acoelomorphs and Xenoturbella within the deuterostomes. The most likely phylogeny links Xenoturbella and Acoelomorpha in a clade we call Xenacoelomorpha. The Xenacoelomorpha is the sister group of the Ambulacraria (hemichordates and echinoderms). We show that analyses of miRNA complements have been affected by character loss in the acoels and that both groups possess one miRNA and the gene Rsb66 otherwise specific to deuterostomes. In addition, Xenoturbella shares one miRNA with the ambulacrarians, and two with the acoels. This phylogeny makes sense of the shared characteristics of Xenoturbellida and Acoelomorpha, such as ciliary ultrastructure and diffuse nervous system, and implies the loss of various deuterostome characters in the Xenacoelomorpha including coelomic cavities, through gut and gill slits.