人類microRNA特異性表達分析方法與靶基因功能分析工具開發(fā).pdf

1、MicroRNA(miRNA)是一類長度為22個堿基左右的非編碼RNA，主要通過抑制靶mRNA翻譯或促使其降解的方式實現(xiàn)對靶基因的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控。miRNA在許多生物學過程中起著極其關(guān)鍵的調(diào)控作用，包括生長發(fā)育、細胞增值、組織分化和疾病發(fā)生等。對miRNA的系統(tǒng)性分析有利于miRNA調(diào)控功能的研究、疾病靶標的發(fā)現(xiàn)和機理的研究。
　　二代測序技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用為miRNA的分析提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，尤其是小RNA測序數(shù)據(jù)。本研究從NCBI的SR

2、A數(shù)據(jù)庫中收集了741個人類小RNA測序數(shù)據(jù)集，以及自主測序的5個小RNA測序數(shù)據(jù)集，經(jīng)過質(zhì)量控制篩選得到來自24種不同的組織/疾病/細胞系的410個數(shù)據(jù)集。通過實驗室自主搭建的小RNA測序數(shù)據(jù)分析流程，系統(tǒng)分析了miRNA的表達情況，并開發(fā)了miRNA表達譜數(shù)據(jù)庫HMED，網(wǎng)址為http://bioinfo.life.hust.edu.cn/smallRNA/。數(shù)據(jù)庫按照不同的組織/疾病/細胞系展示了miRNA的表達情況。
　　

3、特異性表達的miRNA一般在相應(yīng)的組織/疾病/細胞系中起著關(guān)鍵調(diào)控作用，也更有可能作為組織和疾病的標志物。我們設(shè)計了香農(nóng)熵和標準分值（Z score）相結(jié)合的鑒定特異表達miRNA的篩選方法。用香農(nóng)熵度量miRNA在組織/疾病/細胞系中表達的集中度，用標準分值度量miRNA表達的離群程度。使用這個方法，我們鑒定了41個在組織/疾病/細胞系中特異表達的miRNA和17個選擇性表達在2種組織中的miRNA。我們還發(fā)現(xiàn)相對于其他組織，腦組織、

4、睪丸組織和HEK293T細胞系中特異表達的miRNA較多。另外，我們對疾病樣本及其正常對照樣本進行了差異表達分析，在乳腺癌、肺癌、肝癌和牛皮癬4種疾病中分別鑒定出了51、41、8、2個表達差異顯著的miRNAs。這些miRNA有利于相應(yīng)疾病的研究以及miRNA調(diào)控功能的揭示。
　　miRNA靶基因研究是miRNA功能研究的基礎(chǔ)。我們整合了Targetscan、miRanda、RNAhybrid和PITA4個miRNA靶基因預(yù)測數(shù)據(jù)

5、庫結(jié)果，以及TarBase、miRTarBase、miR2Disease、miRecords4個靶基因?qū)嶒烌炞C數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建了全面的miRNA靶基因數(shù)據(jù)集，并結(jié)合GO、KEGG、Biocarta、Reactome4個功能數(shù)據(jù)集，基于java開發(fā)了miRNA靶基因功能分析工具EasymiR。該工具可用于miRNA靶基因數(shù)據(jù)的篩選、靶基因功能富集分析和miRNA靶基因關(guān)系圖繪制。
　　總之，本文工作對大規(guī)模小RNA測序數(shù)據(jù)進行了系統(tǒng)全面