MicroRNA靶基因的高通量鉴定方法

MicroRNAs（miRNAs）是一类内源性非编码小RNA,可在转录后水平调节基因的表达, 在细胞生长、发育、疾病发生等过程中发挥着重要作用. 明确miRNAs所调控的靶基因对阐明miRNAs的功能及在各种生命过程和疾病发生机制的角色非常关键.目前,鉴定miRNAs的靶基因的方法主要计算机预测方法和生物学实验方法.前者对miRNA靶基因的寻找作出巨大贡献,但常存在很多假阳性,必须通过生物学实验方法加以验证.后者涉及单靶基因鉴定技术和高通量多靶基因鉴定技术,高通量技术又包括基因芯片分析技术、蛋白质组学分析技术、RNA连接酶介导的cDNA末端扩增技术和生物化学法等.本文主要对这些高通量技术的应用、优劣进行归纳,并对其改进方向予以讨论.     

计算识别microRNA及其靶基因

小RNA的发现为基因调控系统研究提供了新的方向。在多数物种中已经发现了大量的小RNA。这一领域已经成为了近来研究的热点,在研究起始阶段,计算学方法已经成为实验研究中不可或缺的工具,许多发现是由生物学实验与计算学方法共同合作来完成的。在这篇综述中,我们总结了前人关于小RNA及其靶基因识别的理论知识。最后,讨论了关于预测小RNA及其靶基因的计算学方法和相关软件。     

siRNA核糖分子化学修饰对RNAi功能的影响

RNA干扰(RNAi)是基于正常RNA生理调节反应,主要由小干扰RNA(siRNA)引发的转录后基因沉默现象.RNAi技术是基因功能研究的重要手段.目前困扰siRNA进入临床的主要困难有siRNA分子易降解、稳定性差、转运效率低、存在靶外效应和免疫刺激反应等.siRNA分子骨架中核糖化学修饰能够一定程度克服上述障碍,降低siRNA给药剂量,减少副作用,是siRNA进入临床最可能的方式.对核糖分子常用位点尤其是2-′羟基化学修饰后siRNA分子的药动学性状及RNAi功能做了分析.     

RNA调控与作物农艺性状改良

具有重要育种价值的基因资源挖掘与功能研究对于现代农业育种应用至关重要.已有大量研究显示,核糖核酸(ribonucleic acid, RNA)在多种植物的生长发育和环境信号应答中发挥重要作用,是调控多种农作物与经济作物复杂农艺性状的重要基因资源.本文综述了小RNA和长链非编码RNA的生成代谢和功能机制,着重介绍了小RNA、长链非编码RNA及其RNA修饰在调控作物产量与品质、抗病与抗逆等方面的研究进展.同时介绍了利用RNA技术改良遗传性状的研究,并展望了RNA技术的开发与利用对于未来农业生物技术应用的重要意义.     

RNA干扰技术的原理与应用

RNA干扰(RNA interference,RNAi)是由双链RNA(double-stranded RNA,dsRNA)所引起的序列特异性基因沉默,是真核生物中一种非常保守的机制,它与协同抑制(cosuppression)、转座子沉默(transposon silencing)以及发育等许多重要的生物学过程密切相关。RNA干扰依赖于小干扰RNA(Small interference RNA,siRNA)与靶序列之间严格的碱基配对,具有很强的特异性,涉及众多基因和蛋白复合物,构成了一个以小RNA为核心的真核基因表达调控系统,它可以在染色质水平、转录水平、转录后水平和翻译水平参与基因表达的调节。RNA干扰技术为人们迅速、准确的剖析基因的功能,分析基因之间错综复杂的联系和相互作用提供了极为有用的工具,同时也为人们预防和治疗癌症和病毒疾病提供了新的思路。     

环状RNA:潜在的新型miRNA活性调控分子

环状RNA(circular RNA,circRNA)是近年来RNA领域最新的研究热点.它是一类由特殊的选择性剪切产生且在真核细胞中广泛表达的环形内源性RNA分子.研究发现,circRNA富含microRNA(miRNA)结合位点,可以发挥竞争性内源RNA作用,作为miRNA"海绵"来解除对其靶基因的抑制效应.近年来,circRNA作为一种新型调控分子调控miRNA功能的发挥,受到众多研究者的青睐.本文综述circRNA的产生机制,及其调控miRNA的最新研究进展与研究方法等.     

植物小RNA的研究进展

在植物中发现大量内源性的小RNA,它们与真核生物中的内源性的微RNA和外源性的干扰小RNA有类似的性质和功能。本对植物中小RNA分子的分布、作用机制、功能以及信号传导等方面作一概述。     

植物MicroRNA的特点与研究方法

MicroRNAs(miRNAs)是一类在植物、动物、单细胞藻类和病毒等中存在的具有调控基因表达作用的内源非编码小RNA(small RNAs).在植物中,miRNAs主要依靠与靶基因之间完全或近乎完全的互补配对切割靶基因或翻译抑制实现其调控功能.主要综述植物miRNA的特点,并介绍miRNA的获得方式、靶基因预测及验证方法.     

真菌小RNA的发生及其作用机制

小RNA是真核生物体内一种含量丰富的内源性非编码RNA,通过与其靶m RNA完全或非完全互补结合调控真核生物的基因表达。本文全面综述了真菌中已发现的小RNA种类、小RNA发生相关蛋白因子以及小RNA的具体作用机制,为进一步研究小RNA对真菌生长发育的调控机制提供重要参考。     

细菌非编码小RNA分子RyhB的结构与功能

RyhB是一种大小为90个核苷酸的细菌非编码小RNA分子(small noncoding RNA, sRNA).当铁缺乏时,RyhB通过下调一系列与铁的储存和利用相关蛋白的表达水平以维持体内的铁平衡,而其本身的表达则受到负调控因子Fur(ferric uptake regulator)的调节.在体内,RyhB与Hfq蛋白和核糖核酸酶E (ribonuclease E, RNase E)形成核蛋白复合物sRNP来发挥活性.sRNP通过RyhB与靶基因的互补配对序列作用于靶基因的核糖体结合位点,阻断靶mRNA的翻译,并迅速引起靶mRNA的降解.此外,RyhB还可以通过影响致病菌的生物膜形成、趋化性、耐酸性等方面的能力对细菌的致病力进行调节.本文综述了RyhB的结构、功能及作用机制方面的研究进展,并对其存在的生理意义进行了探讨.     

Genome-wide identification and characterization of novel microRNAs in seed development of soybean

MicroRNAs (miRNAs) are important and ubiquitous regulators of gene expression in eukaryotes. However, the information about miRNAs population and their regulatory functions involving in soybean seed development remains incomplete. Base on the Dicer-like1-mediated cleavage signals during miRNA processing could be employed for novel miRNA discovery, a genome-wide search for miRNA candidates involved in seed development was carried out. As a result, 17 novel miRNAs, 14 isoforms of miRNA (isomiRs) and 31 previously validated miRNAs were discovered. These novel miRNAs and isomiRs represented tissue-specific expression and the isomiRs showed significantly higher abundance than that of their miRNA counterparts in different tissues. After target prediction and degradome sequencing data-based validation, 13 novel miRNA–target pairs were further identified. Besides, five targets of 22-nt iso-gma-miR393h were found to be triggered to produce secondary trans-acting siRNA (ta-siRNAs). Summarily, our results could expand the repertoire of miRNAs with potentially important functions in soybean.     

miRDB: a microRNA target prediction and functional annotation database with a wiki interface

MicroRNAs (miRNAs) are short noncoding RNAs that are involved in the regulation of thousands of gene targets. Recent studies indicate that miRNAs are likely to be master regulators of many important biological processes. Due to their functional importance, miRNAs are under intense study at present, and many studies have been published in recent years on miRNA functional characterization. The rapid accumulation of miRNA knowledge makes it challenging to properly organize and present miRNA function data. Although several miRNA functional databases have been developed recently, this remains a major bioinformatics challenge to miRNA research community. Here, we describe a new online database system, miRDB, on miRNA target prediction and functional annotation. Flexible web search interface was developed for the retrieval of target prediction results, which were generated with a new bioinformatics algorithm we developed recently. Unlike most other miRNA databases, miRNA functional annotations in miRDB are presented with a primary focus on mature miRNAs, which are the functional carriers of miRNA-mediated gene expression regulation. In addition, a wiki editing interface was established to allow anyone with Internet access to make contributions on miRNA functional annotation. This is a new attempt to develop an interactive community-annotated miRNA functional catalog. All data stored in miRDB are freely accessible at http://mirdb.org.     

利用深度测序技术检测玉米根系和叶片中已知的microRNAs

microRNA(miRNA)是一类具有20～24nt核苷酸长度的非蛋白质编码的内源小分子RNA,它在植物生长发育和逆境胁迫响应等过程中发挥着重要作用。文章利用基于Illumina/Solexa原理的小分子RNA深度测序技术,结合生物信息学的方法对玉米根系和叶片中已知miRNA的类型、丰度及靶基因进行了分析。研究发现,在根系中共检测到92个已知的miRNA,分别属于18个miRNA家族,其表达丰度在1～105943之间;在叶片中,共发现86个已知的miRNA,分别属于17个miRNA家族,其表达丰度在1～85973之间。靶基因预测结果表明,根系中的18个miRNA家族共靶向54个蛋白,进一步的功能预测发现,这些基因涉及了转录调控、物质能量代谢、电子传递、胁迫响应和信号转导等过程。以上研究结果表明,就已知的miRNA而言,无论是miRNA的类型还是表达丰度,在玉米根系和叶片中都存在较大差异。     

miRNA靶基因的筛选方法及其相关网络资源

微小RNA（microRNA,miRNA）是一类广泛存在于动植物中,大小约22 nt的单链非编码小分子RNA.它通过与靶mRNA 3′末端非翻译区（untranslational region, UTR）结合,使mRNA降解或翻译抑制.大量的研究结果表明,miRNA在动植物的生长发育、细胞分化、细胞增殖与凋亡、肿瘤发生等诸多环节发挥着重要的调节作用.目前,miRNA靶基因的筛选方法主要有生物信息学筛选和实验方法两大类,且在互联网上拥有大量相关的网络共享资源.本文通过对现有miRNA靶基因的筛选方法及其相关网络资源进行整理与比较分析,以有效指导并辅助miRNA领域的研究.     

Analysis of microRNAs induced by Venezuelan equine encephalitis virus infection in mouse brain

MicroRNAs (miRNA) are small RNA (∼22nts) molecules that are expressed endogenously in cells and play an important role in regulating gene expression. Recent studies have shown that cellular miRNA plays a very important role in the pathogenesis of viral infection. Venezuelan equine encephalitis virus (VEEV) is an RNA virus and is a member of the genus Alphavirus in the family Togaviridae. VEEV is infectious in aerosol form and is a potential biothreat agent. In this study, we report for the first time that VEEV infection in mice brain causes modulation of miRNA expression. Pathway analyses showed that majority of these miRNAs are involved in the neuronal development and function. Target gene prediction of the modulated miRNAs correlates with our recently reported mRNA expression in VEEV infected mice brain.