miRNA及轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)預(yù)測(cè)與調(diào)控功能分析.pdf

1、隨著包括人類(lèi)在內(nèi)的上百種生物的基因組核酸全序列測(cè)定的完成，生物學(xué)家們正在制定并實(shí)施后基因組計(jì)劃?；蚪M學(xué)研究重心已開(kāi)始從揭示生命的所有遺傳信息轉(zhuǎn)移到在分子整體水平對(duì)功能的研究上,其中，理解基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控與轉(zhuǎn)錄后調(diào)控機(jī)制是后基因組時(shí)代的一個(gè)基本目標(biāo)。
　　近年來(lái)，作為基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控與轉(zhuǎn)錄后調(diào)控過(guò)程中的重要作用因子，轉(zhuǎn)錄因子與miRNA成為生物信息學(xué)的重要研究領(lǐng)域。其中，miRNA曾在2002和2003連續(xù)兩年被Science雜志評(píng)選為十

2、大科技新聞。越來(lái)越多的生物信息學(xué)研究人員致力于研究轉(zhuǎn)錄因子與miRNA的生物功能與調(diào)控機(jī)制。但目前的方法局限于單獨(dú)研究轉(zhuǎn)錄因子或miRNA的調(diào)控功能，割離了轉(zhuǎn)錄因子與miRNA對(duì)基因表達(dá)的共同作用。因此，本文以基因表達(dá)作為切入點(diǎn)，研究轉(zhuǎn)錄因子與miRNA調(diào)控模型，預(yù)測(cè)它們的結(jié)合位點(diǎn)與調(diào)控功能，以及識(shí)別miRNA啟動(dòng)子區(qū)域。本文的主要內(nèi)容包括：
　　(1)提出轉(zhuǎn)錄因子與miRNA共調(diào)控基因表達(dá)的結(jié)合位點(diǎn)預(yù)測(cè)算法。
　　本文對(duì)傳

3、統(tǒng)的利用芯片數(shù)據(jù)研究轉(zhuǎn)錄調(diào)控的計(jì)算方法進(jìn)行了分析，并作了新的擴(kuò)展，充分考慮轉(zhuǎn)錄因子與miRNA對(duì)基因表達(dá)的共同作用，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于基因表達(dá)芯片數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)錄因子及miRNA結(jié)合位點(diǎn)預(yù)測(cè)算法。算法通過(guò)測(cè)試5'端調(diào)控區(qū)與3'端非翻譯區(qū)域中固定長(zhǎng)度的所有調(diào)控序列以選擇能夠最切合基因表達(dá)水平的序列，預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)錄因子及miRNA的結(jié)合位點(diǎn)。在小鼠胚胎酒精綜合癥細(xì)胞中使用該算法預(yù)測(cè)得到的轉(zhuǎn)錄因子與miRNA結(jié)合位點(diǎn)具有生物學(xué)意義，驗(yàn)證了算法的有效性。

4、r>　　(2)研究基于結(jié)合位點(diǎn)信息的轉(zhuǎn)錄因子與miRNA調(diào)控功能分析模型。
　　轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)和miRNA靶基因預(yù)測(cè)一直是生物學(xué)研究的熱點(diǎn)，已經(jīng)有很多成熟的數(shù)據(jù)庫(kù)和軟件。本文討論了利用相關(guān)生物學(xué)知識(shí)定位轉(zhuǎn)錄因子及miRNA結(jié)合位點(diǎn)的方法，結(jié)合已知轉(zhuǎn)錄因子模體及miRNA與靶基因相互作用的知識(shí)，設(shè)計(jì)了基于結(jié)合位點(diǎn)信息的轉(zhuǎn)錄因子及miRNA調(diào)控功能分析方法。該方法將結(jié)合位點(diǎn)的定位整合到相關(guān)的功能數(shù)據(jù)之中，允許從調(diào)控全局基因表達(dá)模式的

5、角度上，對(duì)引起基因表達(dá)差異的轉(zhuǎn)錄因子和miRNA進(jìn)行分析。使用該方法在前列腺癌細(xì)胞中預(yù)測(cè)出導(dǎo)致前列腺癌惡化的5個(gè)功能轉(zhuǎn)錄因子與7個(gè)miRNA，并通過(guò)各種生物知識(shí)驗(yàn)證了預(yù)測(cè)結(jié)果的正確性。
　　(3)提出基于CHIP-SEQ數(shù)據(jù)的miRNA啟動(dòng)子計(jì)算識(shí)別算法。
　　miRNA啟動(dòng)子識(shí)別是研究miRNA轉(zhuǎn)錄調(diào)控的一個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題。傳統(tǒng)的方法使用基因組特征預(yù)測(cè)miRNA啟動(dòng)子。隨著新一代測(cè)序技術(shù)的出現(xiàn)，CHIP-SEQ數(shù)據(jù)為啟動(dòng)子預(yù)測(cè)提

6、供了新的數(shù)據(jù)支持，開(kāi)辟了新的研究方向。本文利用RNA聚合酶Ⅱ的CHIP-SEQ數(shù)據(jù)，研究基于CHIP-SEQ數(shù)據(jù)的啟動(dòng)子區(qū)域表示模型，設(shè)計(jì)模式參數(shù)學(xué)習(xí)算法，并利用蛋白質(zhì)編碼基因的啟動(dòng)子上的數(shù)據(jù)優(yōu)化模型參數(shù)，在miRNA上游區(qū)域預(yù)測(cè)啟動(dòng)子。算法被用在乳腺癌細(xì)胞的RNA聚合酶ⅡCHIP-SEQ數(shù)據(jù)中，預(yù)測(cè)出72個(gè)miRNA啟動(dòng)子，并分析了啟動(dòng)子區(qū)域的基因組特征。
　　(4)針對(duì)多種芯片數(shù)據(jù)，分析并討論了多數(shù)據(jù)融合的轉(zhuǎn)錄因子與miRNA