植物体内调控miRNA合成与功能的机制研究进展

microRNA(miRNA)能够在转录后水平通过剪切或抑制翻译对靶mRNA进行调节,并且广泛参与植物的生长发育、生物胁迫和非生物胁迫等过程,因此引起了众多研究者的关注。随着对miRNA研究的深入,人们发现miRNA从转录到转录后成熟再到行使功能的过程中,会受到很多因子的调控。这些因子可以是蛋白质、核酸序列、基因、甚至miRNA本身,由于这些因子的参与,使得miRNA调节的生物学过程更具复杂性和灵活性。本文从转录、加工、活性调节和反馈调控等层次综述了近年来调控植物miRNA合成与功能方面取得的进展,以期为miRNA调控机制的研究提供理论基础和新思路。     

miR-29a靶基因预测及其相关生物信息学分析

目的:通过对miR-29a进行靶基因预测及相关生物信息学分析,为miR-29a靶基因的实验验证提供数据支持,以期为深入研究miR-29a的生物学功能和调控机制提供理论指导。方法:利用PubMed检索miR-29a相关文章,通过miRBase在线工具分析miR-29a序列。应用TargetScan及miRNAda两种计算方法预测miR-29a靶基因并取其交集作为分析的基因集合,分别进行基因本体(gene ontology,GO)中的分子功能和生物学过程以及KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)生物通路富集分析。结果:(1)miR-29a序列在多物种间具有高度保守性。(2)两种方法预测miR-29a靶基因交集共191个。(3)miR-29a靶基因GO分子功能集中于转录因子活性、DNA结合和钙离子结合等(P0.05);miR-29a靶基因GO生物学过程集中于调控转录、细胞粘附、细胞增殖与凋亡等(P0.05);KEGG生物通路主要富集于PI3K-AKT信号通路、JAK-STAT信号通路、T细胞受体信号通路和胰岛素信号通路等信号转导通路,以及肺小细胞癌和子宫内膜癌等疾病通路(P0.05)。结论:miR-29a可能通过参与多个靶基因信号通路的调控,在机体的多种生理病理过程中发挥重要作用,是一个颇有研究价值的生物学靶标。     

坐骨神经缺损后大鼠近端神经新miRNA的鉴定与功能分析

周围神经系统在损伤后能够再生,再生过程中许多基因和蛋白的表达发生改变-miRNA是一类进化上高度保守、能够在转录后调控基因表达的非编码RNA．本研究聚焦在大鼠坐骨神经缺损后,近端神经新miRNA的鉴定和功能注解．通过深度测序、计算机分析和Q．PCR验证,98个新miRNA在坐骨神经缺损后的0,1,4,7和14天被发现和鉴定．进一步预测了这些miRNA的靶基因,分析了靶基因参与的生物学过程,结果显示靶基因参与的生物学过程与坐骨神经缺损后神经损伤和再生的过程基本一致．本实验为miRNA在坐骨神经缺损后的调控作用的研究提供了基础,有助于周围神经损伤和再生分子机制的进一步研究．     

乳腺癌致病microRNA调控网络的识别与生物信息学分析

目的:构建并解析乳腺癌致病microRNA(miRNA)调控网络,探究其在乳腺癌发生发展中的调控机制。方法:整合TCGA、ENCODE、Fantom等公共数据库资源,得到miRNA、转录因子和基因候选调控关系数据,结合差异表达、变异系数与PCA,构建乳腺癌miRNA调控网络,解析调控网络的度中心性与聚类系数,使用DAVID进行功能富集分析,构建Cox回归模型作生存曲线。结果:共识别miRNA调控网络262个,其中包含5个显著差异表达miRNA,8个转录因子和130个基因。通过功能富集分析发现这些miRNA靶基因显著参与细胞周期、细胞分化、细胞生长、转移等转录后调控的肿瘤生物进程,并与FoxO信号通路、p53信号通路、基因监测通路等信号通路高度相关。通过分析生存曲线发现hsa-mir-144与hsa-mir-133a-2显著与乳腺癌患者生存相关。结论:识别的乳腺癌致病miRNA调控网络中miRNA之间有相互作用,且网络整体功能不仅受hub网络影响,也受元件自身特性影响,这些miRNA靶基因显著富集于肿瘤相关生物学进程与信号通路中。     

microRNA的功能及其临床应用

microRNA(miRNA)是一类长度为19~25个核苷酸的非常保守的非编码小RNA分子,在真核生物体内通过与m RNA的3'非翻译区序列不完全互补结合促使m RNA降解或抑制翻译,从而在转录后水平调控基因表达。miRNA在生物体内参与了细胞增殖与凋亡、生长发育、代谢活化、DNA修复等一系列生物学过程,与多种疾病尤其是肿瘤的发生发展密切相关。对miRNA的功能研究已发展到其分子机制层面,大量集中于其靶基因的预测和鉴定及调控相关表观遗传因子,为疾病的诊断、治疗及预后提供了新的线索。我们就miRNA的合成、功能研究及miRNA在临床上的应用前景做简要综述。     

miRNA在血管重塑中的调节作用

miRNA是一种内源性RNA,为长度约22个核苷酸的单链非编码RNA。胞浆中成熟的miRNA通过与靶mRNA分子结合,在转录后水平抑制其翻译或使其降解。miRNA以不同的形式存在于细胞质和细胞核中,单个miRNA可调节多个靶基因,多个miRNA也可作用于同一个靶分子。研究发现,miRNA通过直接或间接作用于血管重塑相关基因,参与体内外血管重塑过程的调节,是心血管疾病中的重要调控因子。本文主要综述了miRNA在调控血管内皮细胞、血管平滑肌细胞的功能和其在血管损伤、重塑相关疾病中的调节作用。     

癌症相关microRNA与靶基因的生物信息学分析

MicroRNAs(miRNAs)是一类长度约为22nt的内源性非编码RNA,通过与靶基因转录本互补结合调控基因的表达。近年来,研究发现miRNA与癌症发生密切相关,miRNA可以直接充当癌基因或者抑癌基因而影响肿瘤的发生和生长。为更进一步揭示癌症相关miRNA的特征及靶基因的功能,文章通过数据库搜索及文献检索,在人类基因组中发现了475个癌症相关miRNA,系统地比较了癌症相关miRNA与非癌症miRNA以及基因内和基因间区癌症相关miRNA在保守性、SNP位点分布、癌谱及转录调控等特性。研究发现,癌症相关miRNA比非癌症miRNA保守性要强,发生SNP概率比较低,同时发现miRNA所涉及癌症数目与保守性成正相关。基因组定位分析发现,癌症相关miRNA比非癌症miRNA更倾向于成簇存在。进一步对宿主基因、癌症相关miRNA及作用的靶基因与癌症发生进行关联分析,发现一些非癌症miRNA的宿主基因倾向于被癌症miRNA作用。本研究结果为深入理解miRNA与癌症之间的关系,以及进一步为miRNA作为癌症诊断指示物提供理论依据。     

miR-335在肿瘤组织中的表达及其预测靶基因的生物信息学分析

目的:分析miR-335在多种肿瘤组织与癌旁组织中的表达,预测其靶基因并进行相关生物信息学分析,为进一步研究miR-335在肿瘤中的调控机制提供理论基础。方法:分析miR-335的保守性及在多个肿瘤组织中的表达;预测miR-335靶基因,并使用DAIVID对miR-335靶基因进行生物信息学分析。结果:miR-335序列高度保守,在肝癌、肺癌、乳腺癌、肝内胆管癌、脂肪肉瘤中表达下调(P<0.05)。预测miR-335靶基因共34个,靶基因集合功能富集于细胞迁移、凋亡、转录调控,以及蛋白质分子连接、细胞骨架组成等生物学过程和分子功能(P<0.05);主要参与了轴突向导和黏着斑信号通路、黑素瘤疾病信号通路及TGF-β信号通路(P<0.05)。结论:miR-335在多种肿瘤中表达异常,且涉及多个生物学过程和信号转导通路,与肿瘤的发生发展密切相关。     

MicroRNA靶基因的寻找及鉴定方法研究进展

microRNA（miRNA）的生物学功能是人们非常关注的问题.而miRNA靶基因的确定是研究miRNA生物学功能的关键.目前有关miRNA靶基因的确定主要靠计算机生物信息学软件预测和生物学实验方法.其中生物信息学方法主要根据已证实的miRNA及其靶基因序列之间相互作用的规律性,遵循几个常用原则设计的软件完成,如miRanda,TargetScan和TargetScanS,RNAhybrid,DIANA-microT,PicTar,RNA22及FindTar等.生物学实验方法主要是利用免疫共沉淀寻找与AGO蛋白相互作用的mRNA,或研究受miRNA调控的mRNA水平和蛋白质水平变化来寻找miRNA靶基因.计算机预测方法和生物学实验方法相互补充和完善,使人们能够更加方便地确定miRNA的靶基因,从而进一步研究其生物学功能.本文主要介绍了miRNA靶基因的寻找及鉴定方法的研究进展.     

红花microRNAs靶基因的生物信息学预测

miRNA是一类动、植物细胞中负责转录后调控的非编码RNA,植物的miRNA通常来源于具有茎环结构的单链RNA前体上,加工成熟后同ARGONAUTE转变成蛋白复合体结构,通过结合并沉默蛋白合成模板的方式关闭完整的基因表达网络。由于miRNA存在组织表达的特异性,且miRNA在植物中的表达高度保守。通过高通量测序获得的红花(Carthamus tinctorious L.)miRNA序列信息与红花转录EST数据库比对,通过靶基因预测筛选,对属于104个家族的173个红花miRNA进行预测,其中得到109个miRNAs对应调控的385个红花靶基因。并且通过Nr基因注释表明多数红花miRNA的靶基因编码包括调控细胞生长发育、信号转导及新陈代谢等相关的功能蛋白。     

蒙古沙冬青保守microRNAs的鉴定及靶基因预测

蒙古沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)是生长在荒漠中的木本植物, 对于我国西北部干旱、半干旱区域的植被维护与恢复具有重要价值。蒙古沙冬青对干旱、低温等多种逆境具有较高的耐受性, 是研究林木耐受逆境生理与分子机制的合适材料。MicroRNA(miRNA)是一类长度约为21个核苷酸的内源性非编码小分子RNA, 在植物生长发育和逆境应答等生物学过程中发挥着重要的调控作用。目前, 许多植物物种的miRNAs已经获得鉴定, 但未见蒙古沙冬青miRNAs的相关报道。文章应用高通量测序和生物信息学分析方法对蒙古沙冬青幼苗保守miRNAs的类型、表达丰度以及靶基因进行了分析和预测。共鉴定了10个家族的19种保守miRNAs, 其表达丰度介于55~1920269个拷贝之间。通过在线软件psRNATarget预测了其中14个保守miRNAs的靶基因。对于这些靶基因的功能分析表明, 蒙古沙冬青的保守miRNA主要通过转录调控、激素信号途径、物质代谢和胁迫应答等生物学过程参与植物生长发育和环境响应。     

甘蔗耐寒相关miRNA的生物信息学分析及其靶基因预测

为了解不同基因型甘蔗(Saccharum officinarum)响应低温胁迫的分子机制,该研究以低温胁迫4 ℃处理 24 h 后的3个不同耐寒性甘蔗品种的叶片为材料进行Illumina HiSeqTM 2000 高通量测序,构建了18个低温胁迫前后sRNA文库。结果表明:(1)共获得分属于84个家族的322个已知miRNA及预测得到110个新miRNA,并在已知miRNA中筛选出100个差异表达miRNA(61个上调,39个下调),新miRNA中筛选出37个差异表达 miRNA(15个上调, 22个下调)。(2)利用psRNATarget、TargetFinder、Tapirhybrid软件对所获得的差异表达miRNA进行靶基因预测,得到1 844个靶基因并进行GO分析揭示其主要功能类别,即分子功能、细胞组分与生物过程。(3)为验证高通量测序数据的可靠性,筛选14个miRNA及其靶基因进行qRT-PCR验证,结果显示这些miRNA均被检测发现且大多表达结果与测序结果一致。(4)鉴定出部分差异表达miRNA的靶基因,这些基因参与植物生长、发育及低温胁迫反应。综上认为,耐寒型甘蔗体内miRNA直接或间接作用靶基因实现表达调控相关代谢途径,对其重要农艺性状均起着关键的调控作用。     

生物信息学分析及预测miR-17-92的分子调控网络

miR-17-92是一个高度保守的基因家簇,参与哺乳动物多个器官发育并与多种实体瘤的发生密切相关。运用多个在线数据库,发现了miR-17-92的上游转录因子及下游靶基因间的多个前馈和反馈环路。并对参与miR-17-92调控环路的基因进行功能聚类分析,进而绘制出miR-17-92的核心调控网络图。结果提示miR-17-92与其上游转录因子共调控的靶基因可能参与了生物体的细胞周期调控,迁移、凋亡、激素应答、免疫系统发育等多种生物学过程,KEGG pathway分析提示其还与多种肿瘤 信号通路密切相关。因此,对miR-17-92分子调控网络生物信息学的分析可以有助于理解其在细胞发育和肿瘤发生过程中的作用机制并为后续实验验证提供良好的指导。     

miR-15a靶基因的预测及生物信息学分析

目的:对目前研究较为广泛的miR-15a的靶基因进行预测及相关生物信息学分析,以期为miR-15a靶基因的实验验证提供数据支持,并为深入研究miR-15a的调控机制及生物学功能奠定基础和提供理论指导。方法:选择TargetScan5.1与PicTar两种计算方法预测miR-15a的靶基因的交集作为分析的基因集合,分别进行GO注释描述、GO富集分析和生物通路富集分析。结果与结论:预测靶基因集合分别富集在转录调控、蛋白质修饰、细胞周期等生物学过程和蛋白激酶活性等分子功能上(P0.01);经典miR-15a预测靶基因集合显著富集于KEGG通路数据库中的Wnt信号通路、细胞周期和p53信号通路等5个信号转导通路及前列腺癌、慢性髓细胞性白血病、黑素瘤等7个疾病通路中(P0.05)。     

病毒microRNA研究进展

microRNA(miRNA)是一类存在于多细胞生物中长约21-24nt的非编码RNA分子,它们与靶mRNA分子互补结合抑制蛋白翻译或导致mRNA降解,从而调控靶基因表达。miRNA已被证实在多种代谢途径中发挥重要作用,调节包括细胞分化和分裂、细胞凋亡及癌症发生在内的多个细胞过程。利用生物信息学以及分子克隆的方法在线虫、哺乳动物以及植物中已发现超过4000条miRNA。最近在病毒中也发现有miRNA基因存在,通过对病毒miRNA靶基因的预测,推测其在病毒复制过程中发挥重要的调控作用。目前病毒编码的miRNA分子的特点、转录机制、功能、进化保守性以及病毒与宿主miRNA的关系都已有一定的了解。对于病毒相关miRNA研究的深入,必将对认识病毒-宿主相互作用以及相关疾病的治疗带来新的启示。     

MicroRNAs在动物皮肤和毛发发育中的调控作用

MicroRNAs(miRNAs)是近年来发现的一类由19～25个核苷酸组成的非编码单链小RNA分子,它们通过与靶基因mRNA的3′非编码区相互配对结合,在转录后水平负调控靶基因的表达.miRNA参与了包括细胞增殖、分化和凋亡及免疫系统应答在内的一系列发育调控和生物学过程.最近几年研究发现,miRNA在多种哺乳动物皮肤中均表达,并参与了哺乳动物皮肤及毛发发育的调控过程.本文综述了近几年来miRNA在各种动物皮肤及毛发发育中的表达谱以及miRNA在皮肤形态发生中的重要作用.     

Hsa-miR-10a-5p靶基因预测及生物信息学分析

利用生物信息学对miR-10a-5p的靶基因进行预测及相关分析,为miR-10a-5p靶基因的实验验证及其调控机制提供理论基础。通过miRBase获取并分析人、大鼠,小鼠等物种的miR-10a-5p的碱基序列特征;使用在线数据库Targetscan7.1,miRDB,mirDIP和DIANA TOOLS等预测miR-10a-5p的靶基因,并用Venny 2.1绘制韦恩图取交集。用在线工具DAVID对交集靶基因进行GO功能注释和KEGG pathway分析。结果表明miR-10a-5p成熟序列在各物种间高度保守。获得的79个靶基因在分子功能上主要涉及染色质结合,转录活性激活等,并显著富集于肝脏发育,脂肪组织发育等生物学过程,涉及cAMP信号通路,TNF信号通路及AMPK信号通路。miR-10a-5p通过调控靶基因参与了生命活动和疾病过程中多个方面,尤其生长发育和癌症过程,为进一步研究提供了生物学基础。     

辐射相关microRNA研究进展

microRNA(miRNA)是一类由内源基因编码的长度约22核苷酸的非编码单链RNA分子,主要以碱基互补方式与靶基因mRNA的3'非翻译区特异性结合,通过降解mRNA或抑制蛋白翻译合成而实现对靶基因的转录后调控。研究发现,miRNA在电离辐射诱导的生物学反应中发挥重要作用。我们从以下层面概述辐射相关miRNA的研究进展,即辐射调节miRNA表达、miRNA对辐射后DNA损伤的调节、miRNA参与的辐射生物学效应。     

Hsa-miR-210-5p靶基因预测及其相关信号通路的生物信息学分析

为深入研究miR-210-5p的调控机制及生物学功能提供理论机制,应用生物信息学方法分析miR-210-5p序列,预测其靶基因,用Veney2.1.0绘制韦恩图得到靶基因集合,并对其靶基因集合进行蛋白质互作分析,GO功能注释分析和KEGG Pathway分析。结果发现,已知的成熟miR-210-5p序列在各物种间高度保守。蛋白质互作分析显示,miR-210-5p预测靶基因所编码蛋白质间相互作用关系较复杂,尤其是靶基因CDK8、MED18、MED13等编码的蛋白质,在互作中起关键作用。GO分析发现其靶基因集合可能参与细胞组分、分子功能、生物调节等生物学过程;KEGG pathway分析发现其靶基因集合主要富集在MAPK、VEGF、癌症、甲状腺激素信号通路等信号通路。miR-210-5p调控靶基因参与多种重要的生物学过程,为后续研究提供了线索。