用生物信息學(xué)方法預(yù)測水稻新的miRNA前體及其成熟miRNA.pdf

1、隨著第一個(gè)miRNA發(fā)現(xiàn)至今，越來越多的人投入到了對(duì)miRNA及其相關(guān)小分子RNA的研究工作中，并且取得了很大的成就。尤其是對(duì)新miRNA的預(yù)測，已經(jīng)成為生命科學(xué)的研究熱點(diǎn)之一。miRNA有著非常豐富的生物學(xué)功能，對(duì)基因表達(dá)，細(xì)胞、組織和器官的生長發(fā)育，以及生物體的新陳代謝和疾病等有著復(fù)雜的效應(yīng)和深遠(yuǎn)的意義。因此，miRNA的發(fā)現(xiàn)是對(duì)中心法則中RNA作用的重要補(bǔ)充，豐富了人們對(duì)基因調(diào)控的認(rèn)識(shí)，而對(duì)新miRNA的預(yù)測和發(fā)現(xiàn)，也成了生命科學(xué)

2、研究中舉足輕重的課題。
　　 水稻作為世界上最重要的經(jīng)濟(jì)農(nóng)作物之一，世界上很多國家和地區(qū)的人們都以它為主食，它與人們的生活密切相關(guān)。而水稻也是唯一的一種得到完整基因組測序的單子葉植物，因而作為重要經(jīng)濟(jì)農(nóng)作物和模式生物的水稻，對(duì)其miRNA的研究有其特有的方便性和絕對(duì)必要性。
　　 本文運(yùn)用生物信息學(xué)方法預(yù)測水稻的新miRNA前體及其成熟miRNA。本研究的數(shù)據(jù)來源是采用水稻基因組中符合一定參數(shù)設(shè)置的反向重復(fù)序列，將包含每

3、對(duì)反向重復(fù)序列的長序列兩端延伸，從這些延伸后的序列中先剔除已知的水稻前體序列、已知的非編碼小RNA家族序列和已知的編碼序列后，再將剩余的序列通過RNAfold折疊得出每條序列的二級(jí)結(jié)構(gòu)及其折疊自由能。而后設(shè)置5個(gè)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各條序列進(jìn)行二級(jí)結(jié)構(gòu)過濾，過濾后又設(shè)置了10個(gè)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)把過濾得出的結(jié)果序列和這些序列所包含的反向重復(fù)序列的各21mer進(jìn)行綜合預(yù)測，預(yù)測結(jié)果中去除得到的候選前體中的冗余序列，再和水稻的EST數(shù)據(jù)庫做Blast相似性分析

4、，確定表達(dá)的候選前體序列，最后預(yù)測出的miRNA前體及其成熟miRNA。而在靶基因的預(yù)測上，以上述預(yù)測出的21mer成熟miRNA作為探針，在水稻的mRNA序列庫做比對(duì)搜索，從而得出預(yù)測出的miRNA的靶基因、所調(diào)控的編碼蛋白和蛋白功能。
　　 本研究在水稻基因組中找出符合一定參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的164726對(duì)反向重復(fù)序列，即包含這些反向重復(fù)序列的164726條延伸后的序列，為待測序列集；將此序列集剔除掉已知的miRNA序列、已知的非編碼

5、小RNA序列和編碼序列等序列之后，剩余序列為27789條，再通過二級(jí)結(jié)構(gòu)過濾和對(duì)過濾后序列和所包含的反向重復(fù)序列的各21mer進(jìn)行綜合預(yù)測，篩選出2575條序列，去重冗余序列后，剩余1059條，與水稻EST做blast比對(duì)之后，最后得出36條水稻miRNA前體及相應(yīng)的成熟miRNA。對(duì)上述預(yù)測出的36條水稻miRNA前體所包含的合格21mer作靶基因預(yù)測之后，得出其中的15條的靶基因40個(gè)，發(fā)現(xiàn)有很多可能具有調(diào)控編碼細(xì)胞的生長和發(fā)育、信

6、號(hào)、新陳代謝基因的miRNA。在本次預(yù)測出的40個(gè)靶基因中，有6個(gè)靶基因編碼反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子和轉(zhuǎn)錄因子，6個(gè)靶基因編碼與水稻新陳代謝有關(guān)的酶；18個(gè)靶基因編碼各種豐富功能的蛋白質(zhì)；而有10個(gè)靶基因編碼未知功能的蛋白質(zhì)。這些都是具有豐富的生物學(xué)意義。
　　 因此本研究有利于發(fā)現(xiàn)水稻更多新的尤其是與已知miRNA非同源的miRNA，能使我們更好地了解新的水稻miRNA所擁有的可能的功能。從而為以后水稻新miRNA的進(jìn)一步驗(yàn)證和生物學(xué)功能