發(fā)布時間：2017-09-12 11:16

  本文關(guān)鍵詞：基于高通量測序技術(shù)的非編碼RNA研究

  更多相關(guān)文章： 微小RNA 生物信息學(xué) 功能性非編碼RNA 16S核糖體RNA 高通量測序 微小RNA異構(gòu)體 長非編碼RNA 轉(zhuǎn)錄組測序 質(zhì)量控制

【摘要】：非編碼序列RNA不能被翻譯生成蛋白質(zhì)序列,但非編碼RNA可單獨行使調(diào)控功能或與其他功能性生物大分子結(jié)合行使作用,具有非常重要的生物學(xué)功能。隨著高通量測序技術(shù)的發(fā)展,產(chǎn)生了大量的非編碼RNA測序數(shù)據(jù),針對這些數(shù)據(jù)展開研究能夠更好地揭示其生物學(xué)意義。針對海量的高通量非編碼RNA測序數(shù)據(jù)的生物信息學(xué)分析是近年來的研究熱點,相關(guān)的分析方法尚需進(jìn)一步完善。本研究主要針對高通量測序技術(shù)下對非編碼RNA分析的模型建立、流程構(gòu)建、方法優(yōu)化等方面開展了較為系統(tǒng)的研究工作,并探討了非編碼RNA可能的進(jìn)化機(jī)制。本研究取得的主要成果為：(1)開發(fā)了一套基于SOLiD測序平臺的小RNA測序數(shù)據(jù)的分析流程,可針對色域編碼的測序結(jié)果進(jìn)行分析及可視化顯示,能夠比較樣本間小RNA表達(dá)量的差異及對新的miRNA進(jìn)行預(yù)測。該流程已成功地應(yīng)用于孕婦子癇相關(guān)的miRNA標(biāo)記基因的研究。(2)在高通量測序數(shù)據(jù)中存在miRNA的異構(gòu)體現(xiàn)象,這些異構(gòu)體可能具有重要的生物學(xué)功能。為了評估m(xù)iRNA的異構(gòu)水平,本論文提出了一種基于熵的方法用于研究高通量小RNA測序數(shù)據(jù)中miRNA異構(gòu)體,發(fā)現(xiàn)異構(gòu)水平比較高的ImiRNA的靶基因能富集到腫瘤相關(guān)的功能上,說明這些異構(gòu)體并不是隨機(jī)產(chǎn)生的。將這個模型應(yīng)用于阿爾茲海默癥的高通量測序數(shù)據(jù)中,發(fā)現(xiàn)有47個miNRA基因的異構(gòu)水平在該疾病的早期和晚期之間存在顯著的差異,其中17個是已知的疾病相關(guān)的miRNA (P1.59e-07)。與其miRNA表達(dá)量差異相比,發(fā)現(xiàn)基于miRNA 5'端異構(gòu)的熵差異的方法在阿爾茲海默癥中表現(xiàn)出更加穩(wěn)定的結(jié)果；(3)為了研究高通量轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析過程中出現(xiàn)的無法比對到基因組的高質(zhì)量的序列,本論文設(shè)計了一套流程來分析前列腺癌中這些未知的存在差異表達(dá)的轉(zhuǎn)錄片段,排除可能的污染和低復(fù)雜度序列后,發(fā)現(xiàn)了214個可能與疾病相關(guān)的長度大于200個堿基的片段,通過一個非比對的模型來對這些片段是否是非編碼RNA進(jìn)行快速判斷；(4)微生物群落的鑒定主要是通過高通量測序16S rRNA的高變區(qū)來進(jìn)行。這需要設(shè)計引物對其高變區(qū)進(jìn)行擴(kuò)增,由于讀長短導(dǎo)致很多物種不能被鑒定到屬水平。本論文提出通過屬特異性片段來檢測特定屬的方法,探討適合短讀長高通量測序數(shù)據(jù)中檢測出更多的屬水平物種的策略。鑒于各個屬的屬特異性區(qū)域分布不同,通過一對引物進(jìn)行擴(kuò)增通常存在很大的偏好,而使用多個區(qū)域則可以明顯提高檢測微生物群落的能力,且有更多物種能被鑒定到屬水平。(5)本論文還對miRNA和長鏈非編碼RNA的起源進(jìn)行了探討。通過序列相似性比對的方法在古菌種找到了56 miRNA的前體同源序列,及通過二項式分布模型在古菌中找到了2649種潛在的miRNA種子序列,這些種子序列與真核生物對應(yīng)的種子序列存在明顯的交集,研究表明在古菌與真核生物進(jìn)化分歧之前就可能已經(jīng)存在miRNA。首次在全基因組范圍內(nèi)分析了動物基因組序列的對稱性特征,發(fā)現(xiàn)鏈內(nèi)對稱偏性的增加伴隨著功能性非編碼RNA的增加,該研究在一定程度上解釋了功能性非編碼RNA的數(shù)量隨著物種復(fù)雜性增加而增加的現(xiàn)象。
【關(guān)鍵詞】：微小RNA 生物信息學(xué) 功能性非編碼RNA 16S核糖體RNA 高通量測序 微小RNA異構(gòu)體 長非編碼RNA 轉(zhuǎn)錄組測序 質(zhì)量控制
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：Q811.4;R3416
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• 英文摘要6-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 研究課題的背景和意義10-11
• 1.2 當(dāng)前研究狀況及存在的問題11-14
• 第二章 基于高通量測序技術(shù)的小RNA研究14-38
• 2.1 基于SOLiD平臺構(gòu)建小RNA分析流程14-16
• 2.1.1 引論14
• 2.1.2 流程簡介14-16
• 2.2 基于熵的miRNA異構(gòu)體分析16-23
• 2.2.1 引論16-17
• 2.2.2 材料與方法17-19
• 2.2.2.1 數(shù)據(jù)來源17
• 2.2.2.2 熵的計算17-19
• 2.2.2.3 功能富集分析19
• 2.2.3 結(jié)果19-22
• 2.2.3.1 MIH值概述19-20
• 2.2.3.2 相關(guān)性分析20-21
• 2.2.3.3 功能富集分析21-22
• 2.2.4 討論22-23
• 2.2.5 小結(jié)23
• 2.3 基于熵的阿爾茨海默癥miRNA 5’端異構(gòu)體表達(dá)失調(diào)檢測23-38
• 2.3.1 引論23-24
• 2.3.2 材料與方法24-26
• 2.3.2.1 數(shù)據(jù)來源與miRNA分析24
• 2.3.2.2 5’端異構(gòu)的計算24-25
• 2.3.2.3 統(tǒng)計檢測與評估25
• 2.3.2.4 isomiR異構(gòu)體種子序列分析25-26
• 2.3.2.5 miRNA的差異表達(dá)分析26
• 2.3.3 結(jié)果26-36
• 2.3.3.1 基于熵得到的MIH5值概述26-27
• 2.3.3.2 5’端isomiR中第二頻率的種子序列潛在的功能分析27-34
• 2.3.3.3 基于5’端異構(gòu)體的秩和檢驗方法與基于表達(dá)量差異的方法之間的比較34-36
• 2.3.4 討論36
• 2.3.5 小結(jié)36-38
• 第三章 基于高通量測序技術(shù)的長鏈非編碼RNA研究38-56
• 3.1 轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)分析與lncRNA的識別38-41
• 3.1.1 引論38
• 3.1.2 轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的收集與處理38-39
• 3.1.3 檢測差異表達(dá)的轉(zhuǎn)錄本39-40
• 3.1.4 小結(jié)40-41
• 3.2 高通量測序技術(shù)下微生物群落鑒定的優(yōu)化41-56
• 3.2.1 引論41
• 3.2.2 材料與方法41-43
• 3.2.3 結(jié)果43-53
• 3.2.3.1 選取的21個屬中特異性片段及保守位點分析43-47
• 3.2.3.2 超變區(qū)間高比率屬特異性片段的分布47-49
• 3.2.3.3 不同的片段長度下屬特異性分析49-53
• 3.2.4 討論53-54
• 3.2.5 小結(jié)54-56
• 第四章 非編碼RNA的起源探討56-77
• 4.1 關(guān)于miRNA的起源探討56-63
• 4.1.1 引言56-57
• 4.1.2 材料和方法57-59
• 4.1.3 結(jié)果與討論59-63
• 4.2 從miRNA的保守種子序列進(jìn)一步探討miRNA的起源63-68
• 4.2.1 引論63
• 4.2.2 材料和方法63-65
• 4.2.3 結(jié)果與討論65-67
• 4.2.3.1 全基因組種子序列預(yù)測概述65
• 4.2.3.2 種子序列預(yù)測結(jié)果的可靠性分析65-66
• 4.2.3.3 種子序列的保守型信息66
• 4.2.3.4 靶基因功能注釋66-67
• 4.2.4 小結(jié)67-68
• 4.3 關(guān)于功能性非編碼RNA的起源探討68-77
• 4.3.1 引論68
• 4.3.2 材料與方法68-69
• 4.3.3 基因組鏈內(nèi)對稱偏性分析69-73
• 4.3.4 鏈內(nèi)對稱偏性的增加與功能性非編碼RNA的關(guān)系探討73-76
• 4.3.5 小結(jié)76-77
• 第五章 總結(jié)與展望77-79
• 5.1 總結(jié)77
• 5.2 展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-92
• 附錄92-118
• 在學(xué)期間發(fā)表的論文118-119
• 致謝119

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本文編號：836893