本文關(guān)鍵詞：miRNA靶基因優(yōu)選及網(wǎng)絡(luò)分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：microRNAs(miRNAs)是一類內(nèi)源性非編碼RNA分子,長度為19~23nt。近年來發(fā)現(xiàn)它與多種生命活動(dòng)密切相關(guān),并且在疾病的發(fā)生發(fā)展過程中起著重要的作用。miRNA本身并不編碼蛋白質(zhì),它是通過與轉(zhuǎn)錄后的mRNA結(jié)合,抑制翻譯或直接降解mRNA來調(diào)控基因表達(dá)。研究miRNA及其靶基因,對于理解miRNA的作用機(jī)制以及認(rèn)識miRNA在疾病發(fā)生和發(fā)展過程中的作用具有重要意義。miRNA靶基因的識別主要包括兩種途徑,其中分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)是確定miRNA靶基因的基本途徑,但它存在識別靶基因數(shù)量有限、操作過程復(fù)雜且耗時(shí)久等缺點(diǎn),不能滿足對mi RNA及其靶基因的整體認(rèn)識。因此生物信息學(xué)家利用計(jì)算機(jī)技術(shù),基于miRNA與靶基因的結(jié)合特點(diǎn)開發(fā)了一系列預(yù)測miRNA靶基因的工具,例如:Targetscan、microT、miRanda、miRTarget、Pictar和PITA等。這些方法大多基于種子位點(diǎn)的序列匹配、結(jié)合位點(diǎn)的自由能以及位點(diǎn)保守性等特征,然而這些特征還不足以對靶基因進(jìn)行準(zhǔn)確識別和預(yù)測,所得結(jié)果往往具有較高的假陽性。近年來,隨著已證實(shí)靶基因數(shù)量的不斷積累,以及對miRNA靶基因結(jié)合特點(diǎn)的不斷認(rèn)識,使得我們可以對mi RNA的靶基因進(jìn)行進(jìn)一步地分析和篩選。在本研究中,我們開發(fā)了一種對miRNA靶基因進(jìn)行優(yōu)選的方法TarpriGO。TarpriGO由三部分構(gòu)成:第一部分,基于被同一個(gè)miRNA調(diào)控的靶基因具有功能注釋相似性原理,計(jì)算候選基因與已證實(shí)靶基因間的功能相似性,對候選靶基因進(jìn)行排序;第二部分,針對現(xiàn)有預(yù)測工具都具有一定準(zhǔn)確性但預(yù)測結(jié)果重合率低的特點(diǎn),為多來源數(shù)據(jù)分配權(quán)重,計(jì)算候選靶基因的綜合得分并排序;最后,綜合兩部分的結(jié)果得出TarpriGO的最終靶基因排序。為驗(yàn)證該方法的可靠性,我們用留一交叉驗(yàn)證法檢測該方法對已知靶基因的優(yōu)選性能,得到AUC值為0.93,說明TarpriGO對已知靶基因具有較好的優(yōu)選效果。另外,將高通量靶基因數(shù)據(jù)比對到優(yōu)選列表中得AUC值為0.70,說明TarpriGO對潛在的靶基因有一定的識別能力。與其它優(yōu)選算法比較,發(fā)現(xiàn)本算法對標(biāo)準(zhǔn)靶基因集有更好的識別能力。并且與原有預(yù)測工具的靶基因列表比較,發(fā)現(xiàn)優(yōu)選后的已證實(shí)的靶基因排名顯著提高。另外,對六個(gè)原有靶基因預(yù)測工具最優(yōu)權(quán)重分析發(fā)現(xiàn),Pictar和Targetscan算法的權(quán)重65%以上的大于平均權(quán)重1/6,說明這兩種預(yù)測工具更為可靠。一種miRNA分子可調(diào)控多種基因的表達(dá),同一個(gè)基因也可能被多種miRNA調(diào)控,這種復(fù)雜而精確的調(diào)控關(guān)系構(gòu)成了miRNA-靶基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。而對miRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的分析,有助于進(jìn)一步理解miRNA作用的分子機(jī)制及miRNA在疾病中的作用機(jī)理。本文以與藥物成癮相關(guān)的基因及其靶基因?yàn)槔?構(gòu)建并分析miRNA-疾病調(diào)控網(wǎng)絡(luò)與miRNA-靶基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。結(jié)果顯示,一種miRNA能夠調(diào)控多種致病基因,所以在復(fù)雜疾病中miRNA起到了中心調(diào)控作用。一種疾病伴隨多種miRNA差異表達(dá),表明同一種疾病中多種miRNA具有協(xié)同作用。在調(diào)控網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上,我們篩選出四種可能與尼古丁成癮相關(guān)的miRNA,分別是hsa-miR-124-3p、hsa-miR-16-5p、hsa-miR-155-5p和hsa-mi R-222-3p。通過對它們的靶基因進(jìn)行功能注釋和通路富集分析,發(fā)現(xiàn)許多與尼古丁成癮相關(guān)的生物過程、細(xì)胞組成以及生化通路在這些靶基因中顯著富集,進(jìn)一步驗(yàn)證了這些miRNA與尼古丁成癮相關(guān)。綜上所述,本文在分析mi RNA及其靶基因?qū)?yīng)關(guān)系的基礎(chǔ)上,開發(fā)了一種對miRNA靶基因進(jìn)行優(yōu)選的工具TarpriGO,構(gòu)建并分析了與尼古丁成癮相關(guān)的miRNA-靶基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。
【關(guān)鍵詞】：miRNA 靶基因 調(diào)控網(wǎng)絡(luò) 基因優(yōu)選 功能分析
【學(xué)位授予單位】：天津醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R3416
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-10
• 縮略語/符號說明10-11
• 一、前言11-20
• 1.1 研究背景11-18
• 1.1.1 問題的提出11-12
• 1.1.2 miRNA概述12-14
• 1.1.3 miRNA靶基因概述14-16
• 1.1.4 miRNA與疾病16-17
• 1.1.5 miRNA靶基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)17-18
• 1.2 研究目的及意義18
• 1.3 研究內(nèi)容和方法18-19
• 1.4 本文的結(jié)構(gòu)安排19
• 1.5 論文創(chuàng)新點(diǎn)19-20
• 二、數(shù)據(jù)和方法20-31
• 2.1 數(shù)據(jù)庫及工具介紹20-26
• 2.1.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫20-21
• 2.1.2 靶基因預(yù)測工具21-23
• 2.1.3 已驗(yàn)證靶基因收集數(shù)據(jù)庫23-24
• 2.1.4 GO注釋數(shù)據(jù)分析與整理24-25
• 2.1.5 工具25-26
• 2.2 靶基因優(yōu)選算法設(shè)計(jì)26-31
• 2.2.1 基于基因功能相似性的靶基因優(yōu)選26-28
• 2.2.2 基于多來源數(shù)據(jù)的靶基因優(yōu)選28-29
• 2.2.3 數(shù)據(jù)整合29-30
• 2.2.4 ROC曲線意義及繪制30
• 2.2.5 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建30-31
• 三、結(jié)果31-46
• 3.1 數(shù)據(jù)整理結(jié)果31
• 3.2 靶基因優(yōu)選31-39
• 3.2.1 miRNA靶基因功能相似性分析31-33
• 3.2.2 權(quán)重分析33-34
• 3.2.3 三步優(yōu)選的結(jié)果對比34
• 3.2.4 靶基因的優(yōu)選閾值選取34-35
• 3.2.5 性能驗(yàn)證35-37
• 3.2.6 與現(xiàn)有靶基因預(yù)測工具比較37-38
• 3.2.7 多種靶基因優(yōu)選方法比較38-39
• 3.3 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與分析39-46
• 3.3.1 miRNA與藥物成癮的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)39-40
• 3.3.2 尼古丁成癮中miRNA-靶基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)40-42
• 3.3.3 與尼古丁成癮相關(guān)的mi RNA靶基因功能分析42-46
• 四、討論46-49
• 4.1 基因功能相似性優(yōu)選靶基因46
• 4.2 靶基因預(yù)測算法性能分析46-47
• 4.3 已證實(shí)的靶基因增加對本方法的影響47
• 4.4 TarpriGO方法的局限47
• 4.5 miRNA靶基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建47-49
• 五、總結(jié)與展望49-50
• 5.1 總結(jié)49
• 5.2 工作展望49-50
• 參考文獻(xiàn)50-56
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明56-57
• 附錄57-64
• 綜述 microRNA及其靶基因的分析64-80
• 綜述參考文獻(xiàn)74-80
• 致謝80

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：282489