玉米microRNAs及其靶基因的生物信息学预测

microRNAs (miRNAs) 是一类非编码的小分子RNA, 通过碱基互补调控靶基因的表达。鉴定和发现新的miRNAs及其靶基因, 对揭示miRNAs在基因表达调控中的作用至关重要。玉米全基因组测序工作开展较晚, 已经鉴定登记的miRNAs很少, 对靶基因的调控作用尚待解明。文章根据miRNA进化上的保守性, 以已知的植物miRNAs为探针, 与相关数据库中玉米表达序列标签(EST)和基因组序列(GSS)中的非编码序列比对, 共发现11个新的miRNA前体。虽然在序列长度和二级结构方面各有变化, 但这11个前体均可折叠形成miRNA家族的标准二级结构。通过靶基因预测, 找到其中7条miRNAs的26个靶基因, 分别编码与新陈代谢、信号转导、转录调节、跨膜运输、生物和非生物胁迫及叶绿体组装等相关的蛋白。这些miRNAs及其靶基因的鉴定, 补充了miRNA数据库的不足。     

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。     

生物信息学方法挖掘小麦中的microRNAs及其靶基因

microRNAs（miRNAs）是最近发现的一种内源、非编码、长度约为21nt的小分子RNA,在转录后水平起调控基因表达的作用．先前的研究发现,植物中的miRNAs具有高度的保守性,这为在其他植物物种中通过同源比对发现保守的miRNAs提供了思路．本文利用EST和GSS分析法在小麦中预测miRNA及其靶基因．简单过程是,将其他植物物种中已经发现的miRNA与小麦的EST和GSS数据库比对,经过一系列的标准筛选、预测小麦miRNA．通过这一策略,本文共得到属于18个家族的37条小麦miRNA,其中有10条保守的miRNA是第一次被发现．发现miR395是一个非常特殊的家族,因为它的3个成员成簇的存在形式与动物miRNAs非常相似．本文还利用新发现的小麦miRNAs通过在线软件miRU与编码蛋白的数据库比对,总共预测到361个靶基因,其中一些靶基因参与到了小麦的生长发育、新陈代谢及抗逆过程．     

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。     

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)。     

microRNA靶基因预测算法研究概况及发展趋势

microRNA（miRNA）是一类约22个核苷酸（nt）长的非编码小分子RNA,广泛存在于动植物细胞中,通过和靶基因的不精确互补配对而裂解mRNA或抑制翻译的起始。准确地预测miRNA靶基因和正确地认识miRNA及其靶基因的作用机理已成为当前研究的热点。作者试图对目前常用的10余个高等生物miRNA靶基因预测软件的实现原理、适用对象及各算法的创新之处等加以综述,以便为进行靶基因预测算法设计人员提供参考,对生物学实验验证提供更好的理论指导。     

MiR-21靶基因预测和生物信息学分析

为了利用生物信息学方法预测miR-21的靶基因及其功能,为后续研究miR-21及其靶基因在结肠癌发生中的作用机制奠定基础。研究通过miRBase获取并分析多个物种的miR-21的序列特征;应用Target Scan、Pic Tar,miRanda及miRecords 4种在线工具预测miR-21的靶基因,结合已证实的靶基因,对靶基因进行功能注释和信号通路富集分析;通过查找文献,综述miR-21的功能,结合功能注释和信号通路富集分析为进一步研究mir-21在结肠癌发生中的作用提供理论基础。     

牦牛miR-383的靶基因预测及生物信息学分析

MicroRNAs (miRNAs)是一类非编码的小分子单链RNA,通过与靶基因的mRNA结合,抑制mRNA的翻译,参与多种生物学过程.本实验室前期通过高通量测序发现90日龄牦牛胚胎的背最长肌中miR-383的表达量显著高于成年牦牛.为探究miR-383在牦牛骨骼肌发育中的分子功能和机制,本研究对miR-383的靶基因进行预测,并进行生物信息学分析.通过TargetScan、miRDB和miRanda 3个软件预测了miR-383的靶基因,然后合并miRTarbase数据库中已被证实的靶基因作为基因集,分别用DAVID和KOBAS3.0在线软件对基因集进行功能注释(GO分析)和Pathway信号通路富集分析.结果 表明,牦牛miR-383序列在各物种间高度保守,靶基因功能富集于CD8阳性T细胞增殖的调控、核糖核蛋白复合物定位和负调控T细胞分化等生物学过程.信号通路分析发现靶基因的信号通路显著富集于PI3K-Ak、AMPK、FoxO和Focal adhesion等与肌肉发育相关的信号通路中.该研究结果将为miR-383功能及调控机制的深入研究提供参考依据,也为解析牦牛肌肉发育的分子机制提供新的研究方向.     

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。     

Profiling circulating microRNA expression in a mouse model of nerve allotransplantation

Background

The lack of noninvasive biomarkers of rejection remains a challenge in the accurate monitoring of deeply buried nerve allografts and precludes optimization of therapeutic intervention. This study aimed to establish the expression profile of circulating microRNAs (miRNAs) during nerve allotransplantation with or without immunosuppression.

Results

Balb/c mice were randomized into 3 experimental groups, that is, (1) untreated isograft (Balb/c → Balb/c), (2) untreated allograft (C57BL/6 → Balb/c), and (3) allograft (C57BL/6 → Balb/c) with FK506 immunosuppression. A 1-cm Balb/c or C57BL/6 donor sciatic nerve graft was transplanted into sciatic nerve gaps created in recipient mice. At 1, 3, 7, 10, and 14 d after nerve transplantation, nerve grafts, whole blood, and sera were obtained for miRNA expression analysis with an miRNA array and subsequent validation with quantitative real-time PCR (qRT-PCR). Three circulating miRNAs (miR-320, miR-762, and miR-423-5p) were identified in the whole blood and serum of the mice receiving an allograft with FK506 immunosuppression, within 2 weeks after nerve allotransplantation. However, these 3 circulating miRNAs were not expressed in the nerve grafts. The expression of all these 3 upregulated circulating miRNAs significantly decreased at 2, 4, and 6 d after discontinuation of FK506 immunosuppression. In the nerve graft, miR-125-3b and miR-672 were significantly upregulated in the mice that received an allograft with FK506 only at 7 d after nerve allotransplantation.

Conclusions

We identified the circulating miR-320, miR-762, and miR-423-5p as potential biomarkers for monitoring the immunosuppression status of the nerve allograft. However, further research is required to investigate the mechanism behind the dysregulation of these markers and to evaluate their prognostic value in nerve allotransplantation.     

EBV编码miRNAs在病毒感染和肿瘤发生中的功能和意义

EB病毒(Epstein-Barr virus,EBV)是一种172 kb大小的线性双链DNA病毒,与鼻咽癌、淋巴瘤、胃癌等恶性肿瘤的发生密切相关. EBV编码的微小RNAs (miRNAs)可以调节病毒和宿主细胞基因的表达,并且在癌症发生发展中起着多种作用.本文综述了EBV编码的miRNAs (EBV-encoded miRNA,EBV miRNAs)在病毒感染和肿瘤发生、侵袭转移、抗凋亡、信号通路等方面的生物学功能,以及对于EBV相关肿瘤诊断标志物的潜在意义. EB病毒编码的miRNAs也可能成为进一步研究EBV相关肿瘤治疗的一个候选靶点.     

miRNAs调控lincRNAs的生物信息学预测与功能分析

基因间长链非编码RNAs(Long intergenic non-coding RNAs, lincRNAs)是位于蛋白编码基因之间的长度超过200 nt的非编码RNAs, 在动物中参与细胞周期调控、免疫监视、胚胎干细胞分化等多种生物学过程, 但是lincRNAs在大多数植物中的功能尚不清楚。MicroRNAs(miRNAs)是真核生物中一类在转录水平和转录后水平介导基因沉默的21 nt左右的内源性单链小非编码RNAs分子, 通过序列互补的方式调控靶标基因的表达。目前miRNAs的靶标研究主要集中于编码蛋白的基因, 而对于靶标为非编码RNAs的研究较少, 尤其在植物中的研究更为少见。为了系统挖掘植物中lincRNAs的功能, 文章整合miRNAs数据、cDNAs数据和降解组数据, 利用生物信息学方法找到拟南芥(Arabidopsis thaliana)337个成熟miRNAs在2708个lincRNAs上的可能结合位点, 构建了miRNAs-mRNAs-lincRNAs调控网络, 并根据竞争性内源(ceRNA)假说预测lincRNAs的功能, 为进一步阐明植物中miRNAs对lincRNAs的调控机制以及lincRNAs的功能奠定了基础。     

Profiling the circulating miRNAs in mice exposed to gram-positive and gram-negative bacteria by Illumina small RNA deep sequencing

Background

We profiled the expression of circulating microRNAs (miRNAs) in mice using Illumina small RNA deep sequencing in order to identify the miRNAs that may potentially be used as biomarkers to distinguish between gram-negative and gram-positive bacterial infections.

Results

Recombinant-specific gram-negative pathogen Escherichia coli (Xen14) and gram-positive pathogen Staphylococcus aureus (Xen29) were used to induce bacterial infection in mice at a concentration of 1 × 10⁸ bacteria/100 μL of phosphate buffered saline (PBS). Small RNA libraries generated from the serum of mice after exposure to PBS, Xen14, Xen29, and Xen14 + Xen29 via the routes of subcutaneous injection (I), cut wound (C), or under grafted skin (S) were analyzed using an Illumina HiSeq2000 Sequencer. Following exposure to gram-negative bacteria alone, no differentially expressed miRNA was found in the injection, cut, or skin graft models. Exposure to mixed bacteria induced a similar expression pattern of the circulating miRNAs to that induced by gram-positive bacterial infection. Upon gram-positive bacterial infection, 9 miRNAs (mir-193b-3p, mir-133a-1-3p, mir-133a-2-3p, mir-133a-1-5p, mir-133b-3p, mir-434-3p, mir-127-3p, mir-676-3p, mir-215-5p) showed upregulation greater than 4-fold with a p-value < 0.01. Among them, mir-193b-3p, mir-133a-1-3p, and mir-133a-2-3p presented the most common miRNA targets expressed in the mice exposed to gram-positive bacterial infection.

Conclusions

This study identified mir-193b-3p, mir-133a-1-3p, and mir-133a-2-3p as potential circulating miRNAs for gram-positive bacterial infections.

Electronic supplementary material

The online version of this article (doi:10.1186/s12929-014-0106-y) contains supplementary material, which is available to authorized users.     

Identification of host encoded microRNAs interacting with novel swine-origin influenza A (H1N1) virus and swine influenza virus

The discovery of microRNAs (miRNAs) is a remarkable breakthrough in the field of life science, and they are important actors which regulate gene expression in diverse cellular processes. Recently, several reports indicated that miRNAs can also target viruses and regulate virus replication. Here we discovered 36 pig-encoded miRNAs and 22 human-encoded miRNAs which have putative targets in swine influenza virus (SIV) and Swine-Origin 2009 A/H1N1 influenza virus (S-OIV) genes respectively. Interestingly, the putative interactions of ssc-miR-124a, ssc-miR-136 and ssc-miR-145 with their SIV target genes had been found to be maintained almost throughout all of the virus evolution. Enrichment analysis of previously reported miRNA gene expression profiles revealed that three miRNAs are expressed at higher levels in human lung or trachea tissue. The hsa-miR-145 and hsa-miR-92a putatively target the HA gene and hsa-miR-150 putatively targets the PB2 gene. Analysis results based on the location distribution from which virus was isolated and sequence conservation imply that some putative miRNA-mediated host-virus interactions may characterize the location-specificity.