左右半结肠癌多组学分子特征差异的研究进展

结肠癌(colon cancer,CC)是一种常见的恶性肿瘤,其发病率和死亡率均占癌症前列。根据解剖学位置,CC可分为左半结肠癌(left-sided colon cancer,LCC)和右半结肠癌(right-sided colon cancer,RCC),两者在临床特征上表现出较大的差异。近些年来,随着生物学技术和测序技术的发展,从多组学角度分析LCC和RCC分子特征和微环境差异的研究也越来越多,从而来揭示患者预后并指导其治疗。该文从基因突变、基因表达、miRNA表达、DNA甲基化、免疫微环境、共识分子亚型以及免疫治疗这几个方面来阐述LCC和RCC在分子特征和治疗差异上的研究进展。     

tRNA衍生片段的鉴定及对靶分子的调节机制

随着测序技术的发展和对tRNA衍生小分子(tRNA-derived small RNA,tsRNAs)的深入研究,越来越多的tsRNAs及其功能在各物种中被鉴定。tsRNAs根据切割位点的不同可分为tRNA衍生片段(tRNA-derived fragment,tRF)和tRNA应激诱导RNA(tRNA-derived stress-induced RNA,tiRNA),其中tRF是一类具有调节功能的非编码RNA。为了加深对tRF的研究,近年来一些基于测序数据的tRF鉴定方法和相关数据库不断涌现,前者主要包括Telonis等人的算法和tDRmapper方法,后者主要有tRFdb、tRF2Cancer和MINTbase等。同时这两者为tRF的深入研究提供了更有效的工具。大量的研究表明,tRF主要以类似miRNA的方式对RNA、DNA及蛋白质进行调节,但也存在特异的作用方式。随着对这三者的深入研究,研究人员发现tRF在人类疾病的各种生物过程中也扮演着重要的角色,例如可以作为生物标志物。因此本文主要对tRF的鉴定方法、数据库、对靶分子的调节机制及其与人类疾病的关系作一综述。     

CRISPR相关生物信息学基础

成簇规律间隔短回文序列（clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR）是细菌和古细菌在不断进化的过程中获得的一种适应性免疫防御机制,该结构与一些功能相关的蛋白质（CRISPR associated, Cas）合称CRISPR Cas系统。由于其致突变效率高、操作简单及成本较低的特点,近年来对CRISPR/Cas系统的研究获得越来越广泛的关注。该系统迅速在各领域中得到广泛应用,被认为是一种具有广阔应用前景的基因组定点改造分子工具。但是,该系统存在脱靶效应、测序数据分析等挑战。为此,许多研究者开发出各种软件解决以上问题。本文着重从生物信息学的角度出发,对CRISPR/Cas系统中sgRNA的设计软件、CRISPR全基因组筛选功能基因的测序数据分析软件以及CRISPR在生物信息学中的运用作一系统综述。     

增强子RNA的功能特性及其在人类疾病中的重要调控作用

增强子是基因组上一段可以被转录调控蛋白识别并结合的区域,作为顺式调控元件和启动子共同参与基因转录过程。增强子在激活状态下,打开局部染色质并暴露DNA基序以吸引转录因子,从而进一步招募RNA聚合酶产生一类非编码RNA,即增强子RNA(enhancer RNA,eRNA)。eRNA可促进增强子与启动子特异性染色质远程互作参与基因转录调节,或与转录因子等调控蛋白结合促进基因转录,具有多样的功能和调控机制,从而在细胞的发育和分化、疾病发生发展等众多生物过程中起重要作用。该文就e RNA特性、功能、鉴定、数据库资源,以及eRNA在人类神经系统疾病、癌症、免疫代谢类疾病、心血管疾病等中的功能作用研究进展作一系统综述,探讨eRNA的未来研究方向,及在疾病中作为潜在治疗靶点的可能及目前存在的挑战。     

机器学习方法在基因功能注释中的应用

目前,基于计算机数学方法对基因的功能注释已成为热点及挑战,其中以机器学习方法应用最为广泛。生物信息学家不断提出有效、快速、准确的机器学习方法用于基因功能的注释,极大促进了生物医学的发展。本文就关于机器学习方法在基因功能注释的应用与进展作一综述。主要介绍几种常用的方法,包括支持向量机、k近邻算法、决策树、随机森林、神经网络、马尔科夫随机场、logistic回归、聚类算法和贝叶斯分类器,并对目前机器学习方法应用于基因功能注释时如何选择数据源、如何改进算法以及如何提高预测性能上进行讨论。     

lncRNAs功能注释和预测

随着测序技术的发展,在各种哺乳动物中发现越来越多的长非编码RNAs（long non-coding RNAs,lncRNAs）,但是大部分lncRNAs的功能却未知.鉴于lncRNAs在众多生物过程如免疫反应、发育和基因印迹中表现出对蛋白编码基因和其它非编码RNAs的重要调节作用,对lncRNAs的功能研究也成为生物学家和生物信息学家研究的热点. 其中,功能注释和预测是目前研究lncRNAs功能的主要方法之一.本文主要对lncRNAs功能注释和预测方法的研究进展作一综述,包括以下几个方面：基于共表达网络的方法、基于miRNAs的方法、基于蛋白质结合的方法、基于表观遗传修饰的方法以及基于ceRNA网络的方法. 为进一步研究lncRNAs的功能提供参考,同时为开发更加有效的注释或预测方法提供线索.     

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。