生物信息學(xué)方法研究MicroRNA.pdf

1、從系統(tǒng)科學(xué)的角度看，生命體是一個開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)。DNA、RNA和蛋白質(zhì)都在生命活動中扮演著不同的角色。近年來，新發(fā)現(xiàn)了一類長約21～24nt的非編碼小分子RNA——MicroRNA(miRNA)，miRNA可以通過與靶基因mRNA的特定位點(diǎn)結(jié)合，抑制該蛋白的合成或誘導(dǎo)該mRNA的降解，從而參與基因的表達(dá)調(diào)控。miRNA的一個特點(diǎn)是它的前體常形成分子內(nèi)莖環(huán)結(jié)構(gòu)，成熟的miRNA來自于此莖環(huán)結(jié)構(gòu)的一條臂上，并且不能包含大的內(nèi)環(huán)和突環(huán)，特別

2、是不能包含大的不對稱的內(nèi)環(huán)。miRNA通常位于基因間隔區(qū)(intergenicregion，IGR)，這說明它們來自獨(dú)立的轉(zhuǎn)錄單位。但是也有相當(dāng)一部分miRNA來源于pre-miRNA的內(nèi)含子。一些miRNA的基因結(jié)構(gòu)和功能在進(jìn)化中呈現(xiàn)高度的保守性。 由于miRNA具有非常重要的調(diào)控功能，因此，2001年后，尋找新的miRNA成為生命科學(xué)領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。尋找miRNA基因的方法包括實(shí)驗(yàn)途徑和生物信息學(xué)途徑，兩種途徑必須結(jié)合使用，

3、才能比較準(zhǔn)確地找到miRNA基因。到目前為止，miRBase上公布的miRNA總數(shù)有3500多種，然而在不同生物中仍有大量的miRNA基因尚未鑒定，每種生物體中miRNA的基因總數(shù)還未知，生物信息學(xué)分析手段為發(fā)現(xiàn)新的miRNA基因提供了有效的方法。目前國際上較為普遍使用的兩個計(jì)算機(jī)分析工具是MiRscan和miRseeker。前者已用于線蟲和脊椎動物候選基因的分析，后者則用于果蠅及昆蟲基因組候選基因的系統(tǒng)分析。像NCBI的BLAST軟件

4、以及mfold軟件等也是利用生物信息學(xué)方法尋找miRNA常用的軟件工具。 由于在克隆測序過程中，測出的序列中有相當(dāng)比例是來自其他已知RNA的降解片段或其他生物的污染，并且成熟的miRNA應(yīng)具有保守的發(fā)夾結(jié)構(gòu)。針對這些問題，我們開發(fā)了一個預(yù)測與搜尋miRNA基因的完全自動化的系統(tǒng)MiRdetector。文中詳細(xì)介紹了用C++語言編碼的MiRdetector系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)流程，著重講解了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的兩個重要算法：莖環(huán)結(jié)構(gòu)判斷算法和基因