MicroRNA(miRNA)是長(zhǎng)度約為20到22個(gè)堿基的單鏈內(nèi)源性非編碼RNA。普遍存在于真核生物中,對(duì)基因表達(dá)有重要的調(diào)控作用。研究發(fā)現(xiàn)miRNA是植物發(fā)育的有效調(diào)節(jié)因子,如株高株型、開花時(shí)間和繁殖力等,還參與植物代謝過程的調(diào)控。最近研究發(fā)現(xiàn),miRNA參與藥用植物次生代謝途徑;而藥用植物中的藥效成分絕大部分通過植物次生代謝途徑產(chǎn)生。此外,還有報(bào)道表明植物中的部分miRNA能穩(wěn)定地跨物種傳播,并對(duì)特定基因起調(diào)控作用;有些miRNA通過該途徑參與抑制癌癥發(fā)生。目前已報(bào)道的植物miRNA數(shù)據(jù)庫均未包含藥用植物miRNA的相關(guān)信息。為填補(bǔ)該空白,我們報(bào)道了第一版藥用植物miRNA數(shù)據(jù)庫MepmiRDB(medicinal plant microRNA database),免費(fèi)訪問網(wǎng)址http://mepmirdb.cn/mepmirdb/index.html。該數(shù)據(jù)庫包含29種藥用植物的數(shù)千條候選miRNA,并為用戶提供多種功能模塊,包括:Home模塊(數(shù)據(jù)庫主頁,展示數(shù)據(jù)庫更新的信息,以及用戶訪問信息)、Sequence模塊(提供miRNA成熟體序列、miRNA前體的序列及結(jié)構(gòu)信息)、Expression模塊(提供成熟miRNA在不同組織器官、不同生長(zhǎng)條件或處理?xiàng)l件下的表達(dá)量信息)、Interaction模塊(提供miRNA調(diào)控的靶基因在蛋白水平上互作的信息)、Statistics模塊(提供29種藥用植物miRNA相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息匯總表)、Search模塊(利用該模塊可以基于藥用植物拉丁文名、miRNA家族和miRNA序列進(jìn)行搜索)、Download模塊(提供29種藥用植物miRNA序列、pri-miRNA序列、pre-miRNA序列、miRNA表達(dá)量和互作網(wǎng)絡(luò)中的靶轉(zhuǎn)錄本的下載)、Document模塊(為用戶提供數(shù)據(jù)庫使用幫助)。MepmiRDB提供的所有這些功能模塊為科研人員研究藥用植物miRNA的序列特征、調(diào)控機(jī)制、生物學(xué)功能提供了有力的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在接下去的研究中,我們將利用公共數(shù)據(jù)庫中不斷增加的相關(guān)測(cè)序數(shù)據(jù),在第一版MepmiRDB的基礎(chǔ)上增加藥用植物物種和測(cè)序數(shù)據(jù)類型(如RNA結(jié)構(gòu)測(cè)序),并拓展數(shù)據(jù)庫的功能(如添加miRNA上游調(diào)控網(wǎng)絡(luò)信息),從而構(gòu)建用戶體驗(yàn)更好、信息量更豐富的藥用植物miRNA數(shù)據(jù)庫。
【學(xué)位單位】：杭州師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S567
【部分圖文】：

杭州師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 前言中起到的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控作用進(jìn)行了深入研究。圖 1.2 展示了類黃酮合成（苯丙烷途徑）的代謝步驟及起關(guān)鍵催化作用的酶；并展示了 miRNA 在該過程中的調(diào)控作用，如 miR396b 參與調(diào)控編碼 UDPG-黃酮類葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶（UFGT）的基因表達(dá)，而 UFGT 參與合成黃酮苷以及花青素，由此證明 miRNA 在參與調(diào)控植物次生代謝途徑的重要作用（Gupta et al., 2017）。

2 構(gòu)建藥用植物數(shù)據(jù)庫的材料、原理及方法在本研究中，我們建立了第一版藥用植物 microRNA 數(shù)據(jù)庫（medicinal plantmicroRNA database ， 簡(jiǎn) 稱 MepmiRDB ） ， 免 費(fèi) 訪 問 鏈 接http://mepmirdb.cn/mepmirdb/index.html。本數(shù)據(jù)庫包含了 29 種藥用植物的數(shù)千條 miRNA 記錄，并為用戶提供了“Sequence”（miRNA 基因序列及前體二級(jí)結(jié)構(gòu)信息）、“Expression”（miRNA 表達(dá)譜信息）、“Interaction”（靶基因及其在蛋白水平的相互作用關(guān)系）以及“Statistics”（數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計(jì)信息）四個(gè)主要功能模塊，還包括“Home”（網(wǎng)站主頁）、“Search”（miRNA 查找工具）、“Download”（數(shù)據(jù)下載）和“Document”（使用說明文件）四個(gè)輔助功能模塊。藥用植物數(shù)據(jù)庫框架如圖 2.1 所示。

于 RNA 二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的 Vienna RNA 軟件包（Hofacker, 2003）。圖2.2 展示了 miRDeep-P 軟件的工作流程。運(yùn)行 miRDeep-P 軟件，第一步將正確格式（FASTA 格式）的小分子 RNA 序列匹配到參考序列上（用 Trinity 軟件拼接好的轉(zhuǎn)錄本）；第二步過濾小于 15 nt 的序列（進(jìn)一步檢索與已知 miRNA 基因相關(guān)的序列）；第三步提取不同長(zhǎng)度的候選 miRNA 前體序列（默認(rèn)值= 250）；第四步預(yù)測(cè) RNA 二級(jí)結(jié)構(gòu)；第五步將預(yù)測(cè)的二級(jí)結(jié)構(gòu)結(jié)合到 miRDeep 核心算法與植物特異性評(píng)分系統(tǒng)上；然后第六步基于植物 miRNA 基因的已知特征，利用其他植物特異性標(biāo)準(zhǔn)過濾來自核心算法得出的序列，最終得出候選 miRNA 序列。我們?cè)谇耙徽鹿?jié)闡述了用 Trinity 方法組裝藥用植物轉(zhuǎn)錄本的原理過程。我們以 Trinity 拼接得到的轉(zhuǎn)錄本為參考序列，以此作為 miRNA 前體預(yù)測(cè)的參考序列。通過 miRDeep-P 軟件預(yù)測(cè)，得到了成熟 miRNA 序列在參考序列上的位置。此外，我們將 sRNA-seq 數(shù)據(jù)匹配到預(yù)測(cè)得到的 miRNA 前體序列上，通過歸一化的 RPM 讀數(shù)來度量 pri-miRNA 上的 sRNA 表達(dá)水平，以此來驗(yàn)證預(yù)測(cè)得到的前體 miRNA 的可靠性�；谏鲜鲱A(yù)測(cè)結(jié)果

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本文編號(hào)：2820245