计算生物学在RNA研究中的应用

计算生物学在非编码RNA(non-coding RNA, ncRNA)研究领域中发挥着重要的作用.计算生物学是利用计算机科学方法来研究和理解生命科学问题的交叉学科,而ncRNA作为一类数目庞大且功能多样的RNA分子,参与了广泛的生物学过程.本文对RNA计算生物学中的常用算法和工具进行综述,并着重介绍专家系统、机器学习、深度学习等计算生物学研究策略在ncRNA鉴定、ncRNA靶标预测、RNA修饰、RNA二级结构检测、RNA-蛋白质互作及RNA功能预测中的应用.     

家蚕非编码RNA在神经系统中的表达分析

【目的】非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)在家蚕Bombyx mori发育过程中具有重要调控作用。本研究旨在探索ncRNA参与家蚕神经系统发育的分子机理。【方法】采用实时荧光定量PCR技术对22个中等长度的ncRNA及3个ncRNA的邻近编码基因在家蚕幼虫神经系统中的表达水平进行检测。【结果】8个ncRNA(包括1个C/D box snoRNA,4个H/ACA box snoRNA和3个不能归类的ncRNA)在家蚕5龄幼虫神经组织和非神经组织中均有表达,且在胸腹神经中的表达量明显高于头部神经中的表达量。其中,snoRNA Bm-51,Bm-18和Bm-86在胸腹神经中的表达量分别是头部神经中的23,5和4.7倍。进一步研究发现,这3个内含子起源的ncRNA与其宿主基因在家蚕神经系统中的表达趋势一致,宿主基因在胸腹神经中的表达量也明显高于头部神经中的表达量。【结论】本研究筛选到的在家蚕不同神经部位存在差异表达的ncRNA,特别是在胸腹神经中高表达的ncRNA可能协同其邻近编码基因,参与家蚕神经发育或神经活动过程。该结果为研究ncRNA参与家蚕神经系统发育提供了分子依据,为从非编码RNA角度探索鳞翅目害虫防治提供了新的思路。     

蜜蜂非编码RNA研究进展

非编码RNA(Non-coding RNA,ncRNA)是指不编码蛋白质的功能性RNA的统称,主要包括微小RNA(MicroRNA,miRNA)、长链非编码RNA(Long non-coding RNA,lncRNA)和环状RNA(Circular RNA,circRNA)等,它们在各种生命活动中发挥着重要的调控作用.蜜蜂不仅是重要经济授粉昆虫,还是人类研究动物复杂社会行为的最佳模式生物.近年来,蜜蜂ncRNA亦是该领域研究热点,成果不断涌现,本文在介绍ncRNA的特征、分类及其主要作用机制的基础上,主要针对ncRNA在蜜蜂劳动分工、级型分化、繁殖性能和免疫防御等方面调控作用的最新研究进展进行综述,以期为深入探究ncRNA提供借鉴和参考.     

非编码RNA在胞内病原菌免疫逃逸与致病中的作用

非编码RNA(non-coding RNAs,ncRNAs)在细胞增殖、发育、分化、代谢、信号转导以及免疫调控中发挥重要调节作用。越来越多的研究证明,ncRNA在胞内病原菌的致病性和免疫逃逸中发挥重要调控作用。一方面ncRNA是细菌代谢、群体感应和毒力因子表达的调控因子,与胞内病原菌的致病性密切相关;另一方面ncRNA在调节宿主抗胞内病原菌免疫应答中发挥重要作用,深入研究ncRNA如何调节宿主免疫应答将有助于胞内菌免疫逃逸机制的研究。就非编码RNA在胞内病原菌免疫逃逸和致病中的作用作一综述。     

非编码RNA多维调控网络与肝细胞癌

肝细胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC,下称肝癌)是一种全球高发的恶性肿瘤,其生长快、易转移、死亡率高.非编码RNA(non-coding RNA, ncRNA)是指由基因组转录的不编码蛋白质的RNA.它们数量巨大,占人类基因组转录产物的90%以上.近年研究发现, ncRNA可以在表观遗传、转录和转录后水平调控基因表达,或者调控蛋白质的定位及活性,进而影响细胞的分化、增殖、死亡、运动等重要活动; ncRNA的失调与疾病的发生发展密切相关.发现肝癌相关的ncRNA并深入研究其调控网络及作用机制将为肝癌的诊断和治疗提供新策略.本文介绍了ncRNA的分类, ncRNA的生成、加工和降解机制, ncRNA的功能网络,并总结了ncRNA在肝癌细胞恶性表型调控中的功能及机制,最后讨论了ncRNA作为诊断标志物和治疗靶点的潜在应用.     

长链内含子非编码RNA在基因表达过程中的调控作用

在绝大多数人类基因中都存有非蛋白编码RNA（non-coding RNA,ncRNA）.长链内含子ncRNA（long intronic non-coding RNA,lincRNA）是众多ncRNA中的一员,而内含子区域则是具有调节性的ncRNA的关键源.长链内含子ncRNA可通过作为短链RNA的前体、或是与启动子元件的交互作用、组蛋白甲基化修饰、蛋白编码RNA选择性剪接以及蛋白质编码RNA的稳定性,从而对基因表达进行调控.至此我们可以逐步揭示出基于长链内含子ncRNA的调控系统模式.     

非编码RNA(ncRNA)在前列腺癌发生发展中的作用机制

人类基因组计划的研究结果显示,仅有2.5万~3万个蛋白质编码基因,占总基因组序列不到3%,其余基因组序列转录产生的RNA都是非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA).ncRNA与恶性肿瘤发生发展关系密切.近年来,关于ncRNA中的长链非编码RNA(lncRNA)以及环状RNA(circRNA)的研究进展迅速.本文就lncRNA以及circRNA在前列腺癌中作用机制的研究进展作一综述.     

计算RNA组学:非编码RNA结构识别与功能预测

真核生物基因组中包含大量非编码RNA基因,计算RNA组学采用信息科学等多学科方法解析ncRNA的结构与功能.本文就ncRNA数据存储与管理、ncRNA基因识别与鉴定、ncRNA靶标识别与功能预测等问题,对目前计算RNA组学的主要研究方法和内容进行了评述.     

非编码RNA作为疾病诊断标志物

非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)是不具备编码蛋白质功能的基因组转录产物。研究逐步发现,ncRNA的表达失调与人类疾病的发生密切相关。由于ncRNA表达失调具有组织特异性,同时,在人类组织和体液中可被便捷、稳定地检测,许多研究开始关注ncRNA作为临床疾病诊断标志物的应用潜能。现主要围绕微小分子RNA(miRNA)和长非编码RNA(lncRNA)在恶性肿瘤、自身免疫性疾病及神经系统疾病诊断中的作用进行综述;同时,也从ncRNA失调与疾病发生的相互关系的角度展示了ncRNA相较其他生物分子作为疾病诊断标志物的优势。     

非编码RNA在细胞自噬中的研究进展 *

细胞自噬是细胞在应激条件下降解胞内受损成分的过程,涉及多信号分子参与。在疾病发生、发展过程中,细胞自噬既可抑制或延缓疾病发展,还可使病情恶化,故寻找在不同阶段调控细胞自噬作用的因子探究其有效作用靶点具有重要意义。非编码RNA(noncoding RNA,ncRNA)是从基因组中转录出来的不行使编码蛋白质作用的一类RNA的总称。进几年来,越来越多不同ncRNA被发现,并在动物机体生理和病理过程中发挥着重要的调控作用。已有研究表明,ncRNA在细胞自噬发生过程起到重要的调控作用。从微小RNA(MicroRNA,miRNA)、长链非编码RNA(Long noncoding RNAs,lncRNA)、环状RNA(CircularRNA,circRNA)几方面综述了ncRNA在细胞自噬通路中的调节作用,为癌症等疾病治疗以及分子标记提供理论指导和新思路。     

miRNA,lncRNA与心血管疾病

近年来,心血管疾病在我国的发病率和致死率呈逐年上升趋势,已成为威胁我国公众健康的重要疾病之一.尽管长期的研究使人们对心血管疾病有了一定的了解,但是其发病机制尚未完全清楚.非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)是指转录组中不编码蛋白的功能性RNA分子,包括微小RNA(microRNA,miRNA)和长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)等.miRNA是一类在进化上高度保守,具有转录后调节活性的单链非编码小分子RNA.而lncRNA是一类转录本长度超过200个核苷酸的功能性非编码RNA分子.研究表明,这些功能性ncRNA不但在细胞增殖、分化和衰老过程中发挥着重要作用,还参与了癌症、神经退行性疾病和心血管疾病等疾病的病理进程.本文将着重概述miRNA和lncRNA在心血管疾病中的作用及其最新研究进展.     

非编码RNA参与调控哮喘T细胞功能的研究进展

支气管哮喘(简称哮喘)是一种以气道炎性反应、高反应性及气道重塑为特征的慢性炎症性疾病,T细胞在其中发挥着至关重要的作用。非编码RNA (non-coding RNA, ncRNA)是转录组中不编码蛋白质的RNA分子,主要包括微小RNA (microRNA,miRNA)、长链非编码RNA (long non-coding RNA, lncRNA)、环状RNA (circular RNA, circRNA)等,广泛存在于真核生物基因组中,参与调控多种生物学过程。已有研究表明,ncRNA在哮喘T细胞的活化及转换等过程中起着重要作用,其具体作用机制及临床应用值得深入探讨。本文综合分析了近年来miRNA、lncRNA和circRNA在哮喘T细胞功能调控中的研究进展,为更好地理解哮喘发病机制和提高诊断水平提供新思路,同时也为利用ncRNA的调节潜能开发治疗策略提供理论依据。     

非编码RNA及其研究进展

目前 ,大致有 10类ncRNA的神秘面纱被揭开 ,这些分布广泛的ncRNA ,在多种生物体的重要生命过程中具有不可替代的作用。它们的长度变化很大 ,但都不编码蛋白质 ,直接在RNA水平上发挥着调控作用 ,如细胞的生长和分化 ,个体的发育时序调控 ,以及疾病的形成和抑制等。因而 ,对ncRNA的深入研究将对基因功能开发、人类疾病防治及生物进化的探索有重要意义。     

植物非编码RNA的研究进展

非编码RNA(non-coding RNA, ncRNA)是一类广泛存在于多种生物体中,缺乏明确的开放阅读框,不编码蛋白质的RNA分子.目前已从部分植物中分离到一些ncRNA,它们直接以RNA分子的形式在植物体内发挥重要的调节功能,影响细胞分化和个体发育、基因转录调控、mRNA稳定性、RNA加工与修饰、信号传导、以及环境适应调节等.植物ncRNA的研究为深入了解植物的生长发育及系统进化提供了重要信息.     

RNA结合蛋白与非编码RNA调节关系的研究进展

近年来,越来越多的研究表明,RNA结合蛋白(RNA binding protein,RBP)与多种类型的非编码RNAs(noncoding RNA,ncRNAs)具有互相调节的关系,且调节机制形式多样。一方面,RBP可以调节ncRNA的生物合成、稳定性和功能;另一方面,ncRNA也可以影响RBP的功能和结构。同时,RBP和ncRNA的相互作用还在其他靶基因的调节上起着重要的作用,从而参与众多的生物过程,如组织发育、代谢性疾病、神经退行性疾病、抗病毒免疫和各种癌症等。该文就RBP与常见类型的ncRNAs,包括miRNA、lncRNA、circRNA的相互作用方式和调节机制的研究进展作一综述。     

非编码RNA在肿瘤细胞糖代谢中的调控作用

非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)是一类不具有蛋白质编码潜能的RNA,可分为管家ncRNA和调控性ncRNA。微RNA(microRNA,miRNA)是研究得比较清楚的一类调控性ncRNA,不仅可调控细胞分化、增殖和凋亡,还可通过调节糖酵解途径中的限速酶［如己糖激酶(hexokinase,HK)、磷酸果糖激酶(phosphofructokinase, PFK)和丙酮酸激酶(pyruvate kinase, PK)］来调控肿瘤细胞的糖代谢。长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)是另一类近年来引起重视的调控性ncRNA,它们可通过调节癌基因c Myc、葡糖转运蛋白(glucose transporter, GLUT)、HK和缺氧诱导因子等来调控肿瘤细胞的糖代谢。深入了解miRNA和lncRNA等调控性ncRNA调控肿瘤细胞糖代谢的机制不仅可以使我们更加深入地了解肿瘤的发生机制,而且可能为肿瘤的预防、诊断和治疗提供新方向。     

小鼠胚胎干细胞中天然反义转录物的表达及功能研究

非编码RNA(ncRNA),如小分子RNA和基因间长链非编码RNA在调控多能性方面发挥着重要的作用.然而,天然反义转录物(NAT)在胚胎干细胞中的作用并不清楚.本研究首先通过数字基因表达谱发现在小鼠胚胎干细胞中存在广泛的NAT表达,随后证实了Oct4,Nanog和Sox2这3个关键的多能性基因存在NAT的表达.并且,过表达Sox2的NAT可以在蛋白水平上降低Sox2的表达,同时在转录水平上对Sox2有轻微的上调作用.总之,本研究数据表明,NAT和其他的ncRNA一样,参与了多能性的维持.     

植物中的非编码RNA及其作用机制

非编码RNA(non-codingRNA,ncRNA)是近年来发现的一类能够转录但不能编码蛋白质、具有特定功能的RNA分子。ncRNA参与了生命过程中的许多重要环节。该文主要介绍植物中的非编码RNA的类型、研究方法以及功能。     

非编码RNA与肺纤维化的相关研究进展

肺纤维化(pulmonary fibrosis, PF)是一种慢性进行性的肺间质损伤性疾病,其发病机制复杂,确诊后中位生存期短,目前缺乏确切有效的治疗方法。因此,明确PF的发病机制对于寻找有效的治疗靶点十分重要。非编码RNA (noncoding RNA, ncRNA)是从基因组中转录而来,不编码蛋白质的RNA。近几年来,研究者们发现,ncRNA在机体多种生物学过程中发挥了重要调控作用,并对其日益重视。已有许多研究表明,ncRNA在PF的发生发展中具有重要作用。现就近年来关于ncRNA在PF中的研究进展以及未来通过干预相关ncRNA来治疗PF的前景及挑战作一综述。     

非编码RNA在棕色/米色脂肪细胞发育中的调控网络

棕色脂肪组织(BAT)的主要作用是燃烧脂肪产热和消耗能量去防御寒冷和肥胖。大量的研究表明:通过各种措施提高BAT的活性可调节代谢稳态和导致一个健康的表型。近年来研究显示非编码RNA(ncRNA):microRNA(miRNA)和长链非编码RNA(lncRNA)在棕色和米色脂肪细胞的分化和代谢中扮演重要的调节作用。本文主要就一些对棕色和米色脂肪细胞发育、分化和功能起调节作用ncRNA进行综述,以期通过对提高BAT活性的靶向ncRNA的研究进行肥胖及其相关疾病的治疗提供新的思路。