miRNA及轉錄因子結合位點預測與調控功能分析.pdf

1、隨著包括人類在內的上百種生物的基因組核酸全序列測定的完成，生物學家們正在制定并實施后基因組計劃。基因組學研究重心已開始從揭示生命的所有遺傳信息轉移到在分子整體水平對功能的研究上,其中，理解基因轉錄調控與轉錄后調控機制是后基因組時代的一個基本目標。
　　近年來，作為基因轉錄調控與轉錄后調控過程中的重要作用因子，轉錄因子與miRNA成為生物信息學的重要研究領域。其中，miRNA曾在2002和2003連續(xù)兩年被Science雜志評選為十

2、大科技新聞。越來越多的生物信息學研究人員致力于研究轉錄因子與miRNA的生物功能與調控機制。但目前的方法局限于單獨研究轉錄因子或miRNA的調控功能，割離了轉錄因子與miRNA對基因表達的共同作用。因此，本文以基因表達作為切入點，研究轉錄因子與miRNA調控模型，預測它們的結合位點與調控功能，以及識別miRNA啟動子區(qū)域。本文的主要內容包括：
　　(1)提出轉錄因子與miRNA共調控基因表達的結合位點預測算法。
　　本文對傳

3、統(tǒng)的利用芯片數(shù)據(jù)研究轉錄調控的計算方法進行了分析，并作了新的擴展，充分考慮轉錄因子與miRNA對基因表達的共同作用，設計并實現(xiàn)了基于基因表達芯片數(shù)據(jù)的轉錄因子及miRNA結合位點預測算法。算法通過測試5'端調控區(qū)與3'端非翻譯區(qū)域中固定長度的所有調控序列以選擇能夠最切合基因表達水平的序列，預測轉錄因子及miRNA的結合位點。在小鼠胚胎酒精綜合癥細胞中使用該算法預測得到的轉錄因子與miRNA結合位點具有生物學意義，驗證了算法的有效性。

4、r>　　(2)研究基于結合位點信息的轉錄因子與miRNA調控功能分析模型。
　　轉錄因子結合位點和miRNA靶基因預測一直是生物學研究的熱點，已經(jīng)有很多成熟的數(shù)據(jù)庫和軟件。本文討論了利用相關生物學知識定位轉錄因子及miRNA結合位點的方法，結合已知轉錄因子模體及miRNA與靶基因相互作用的知識，設計了基于結合位點信息的轉錄因子及miRNA調控功能分析方法。該方法將結合位點的定位整合到相關的功能數(shù)據(jù)之中，允許從調控全局基因表達模式的

5、角度上，對引起基因表達差異的轉錄因子和miRNA進行分析。使用該方法在前列腺癌細胞中預測出導致前列腺癌惡化的5個功能轉錄因子與7個miRNA，并通過各種生物知識驗證了預測結果的正確性。
　　(3)提出基于CHIP-SEQ數(shù)據(jù)的miRNA啟動子計算識別算法。
　　miRNA啟動子識別是研究miRNA轉錄調控的一個難點問題。傳統(tǒng)的方法使用基因組特征預測miRNA啟動子。隨著新一代測序技術的出現(xiàn)，CHIP-SEQ數(shù)據(jù)為啟動子預測提

6、供了新的數(shù)據(jù)支持，開辟了新的研究方向。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)的啟動子區(qū)域表示模型，設計模式參數(shù)學習算法，并利用蛋白質編碼基因的啟動子上的數(shù)據(jù)優(yōu)化模型參數(shù)，在miRNA上游區(qū)域預測啟動子。算法被用在乳腺癌細胞的RNA聚合酶ⅡCHIP-SEQ數(shù)據(jù)中，預測出72個miRNA啟動子，并分析了啟動子區(qū)域的基因組特征。
　　(4)針對多種芯片數(shù)據(jù)，分析并討論了多數(shù)據(jù)融合的轉錄因子與miRNA