【摘要】：Small RNA(sRNAs)是一類長度在幾十至幾百個核苷酸之間的非編碼小分子RNA,在生物體內(nèi)通過和靶mRNA堿基互補(bǔ)配對結(jié)合進(jìn)而調(diào)控基因表達(dá),從而參與控制細(xì)胞的多種生物過程。最初,sRNA由于長度過小,很難被檢測到。隨著高通量測序技術(shù)的出現(xiàn),越來越多的sRNA不斷被發(fā)現(xiàn),其作為調(diào)控基因表達(dá)的重要調(diào)節(jié)因子也逐漸成為生命科學(xué)研究的熱點問題�，F(xiàn)有研究證實sRNA在跨界調(diào)控中起著重要作用。由于sRNA的序列及結(jié)構(gòu)與其進(jìn)入宿主細(xì)胞的能力息息相關(guān),因此從序列及結(jié)構(gòu)方面對跨界sRNA進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,進(jìn)而尋找并識別類似的跨界sRNA,不僅可以發(fā)掘sRNA序列及結(jié)構(gòu)和功能的相關(guān)性,也對有效識別未知的跨界sRNA有重要意義。截止到目前,有關(guān)sRNA的研究主要集中在對sRNA的序列分析和靶基因功能識別方面,而對于跨界sRNA序列的研究還處于初期研究階段,且均是針對特定物種進(jìn)行研究。本文從生物計算入手,在研究常見RNA數(shù)據(jù)分析方法基礎(chǔ)上,基于真菌和植物、植物和人體sRNA高通量數(shù)據(jù)提出了一種跨界sRNA數(shù)據(jù)分析方法。首先應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)方法分析跨界sRNA序列及結(jié)構(gòu)信息,其次在對差異表達(dá)的跨界sRNA分析的基礎(chǔ)上,識別出可能影響sRNA進(jìn)入宿主細(xì)胞參與跨界調(diào)控的分子特征,構(gòu)建基于機(jī)器學(xué)習(xí)的跨界sRNA識別模型,用來識別可能被宿主吸收的外源性sRNA,進(jìn)而挖掘跨界sRNA可能存在的生物學(xué)意義及生物功能。本文首先收集真菌和植物、植物和人體sRNA數(shù)據(jù)并對其進(jìn)行質(zhì)量、剪切識別等一系列預(yù)處理;然后,應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)方法對sRNA序列及結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行選擇構(gòu)建特征子集,進(jìn)而構(gòu)建跨界sRNA識別模型,用來對能夠進(jìn)入宿主細(xì)胞的sRNA進(jìn)行識別;最后,對模型進(jìn)行評估,并對識別的跨界sRNA進(jìn)行靶基因篩選、功能富集分析及基因相互作用關(guān)系挖掘,從而分析出其在生物系統(tǒng)中的功能。本文選用真菌和植物數(shù)據(jù)以及人類和植物sRNA數(shù)據(jù)作為實例分別用本文提出的數(shù)據(jù)分析方法進(jìn)行研究,其中,對真菌和植物模型的正確率在84.5%,植物和人體正確率在78.2%。本文提出針對跨界sRNA高通量測序數(shù)據(jù)的分析方法為研究跨界sRNA進(jìn)入宿主細(xì)胞的能力與其結(jié)構(gòu)和特征間的關(guān)系提供了新的研究思路,為今后研究sRNA的跨界調(diào)控機(jī)制提供了新的研究方向,同時在農(nóng)作物,藥物和疾病等方面都有部分指導(dǎo)意義。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP181;Q811.4
【圖文】：

第 2 章 sRNA 調(diào)控機(jī)理RNA 分子概述及作用機(jī)制A 的產(chǎn)生一般包括轉(zhuǎn)錄、加工和降解等過程，種類繁多且具有不同的A 在形成和發(fā)揮調(diào)控作用過程中所依賴的蛋白質(zhì)及內(nèi)切酶都是共享的物和植物中，基于 sRNA 的轉(zhuǎn)錄過程及生物發(fā)生途徑，一般分為兩和 siRNA[29]。其中，miRNA 來自非蛋白質(zhì)編碼基因，具有保守性。其先在細(xì)胞核中形成長達(dá)幾千核苷酸的初級轉(zhuǎn)錄物 pri-miRNA；隨后，pa-DGCR8 加工成前體轉(zhuǎn)錄物 pre-miRNA，這時的 miRNA 成發(fā)卡狀結(jié)構(gòu)ase III 型核糖核酸內(nèi)切酶中的 Dicer 酶，pre-miRNA 被切割成成熟雙），雙鏈 miRNA 被切割成單鏈 miRNA。這個單鏈 miRNA 就是最終真因序列，具體過程如圖 2.1 所示。

FastQC結(jié)果項-Adapter

圖 5.1 標(biāo)準(zhǔn)化后的部分跨界 sRNA 序列信息為了更高效率地探究能夠進(jìn)入宿主細(xì)胞的 sRNA，本文通過分析真菌 sRNA 序后表達(dá)量的變化，最終選取了真菌侵染后的 220 條及侵染后新產(chǎn)生的 146 條 作為陽性數(shù)據(jù)集，即正樣本。在所有數(shù)據(jù)集中，去除陽性數(shù)據(jù)集，剩余 97981為陰性數(shù)據(jù)集，即負(fù)樣本。由于正負(fù)數(shù)據(jù)集相差過大會造成類不平衡問題，從

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本文編號：2761288