植物miRNA跨物种调控机制初步研究

【摘要】microRNAs(miRNAs)属于内源性的小非编码RNA，其作用是可以影响动植物体中的mRNA的翻译进程或其存在稳定性。现有的研究揭示了一种新型现象，即大多数大米、玉米、大豆等作物中的小RNA序列与动物基因具有高度相似性。长久以来人们的认知是，这些植物RNA是不可能稳定存在于动物的胃肠路径中的，也因为这一认知，限制了对于动物体从饮食中获取的小RNA，对该摄入体具有反作用的可能性的研究。然而，近年来有研究发现，这类外源性的RNA可以通过摄食在不同物种间进行传播，同时在摄入者体内能够避开消化道等通路的破坏，从而稳定存在于该生物体的循环系统，以及消化道等器官中。与此同时，还有一项研究证明了大米中的168a基因参与到了这种跨物种的调控机制中，可以作用于小鼠的转录本。这些惊人的发现极大的增加了这种新观点的可能性，即这类外源RNA能够以跨物种的方式作为一类信号因子，介导摄入者的蛋白表达量级和调控其生理过程，进而影响该生物体的健康状况。为了探究该机制的原理及程度等方面，本文在研究前人实验的基础上，采用计算生物学的方法来研究这种新的调控机制。鉴于这类课题匮乏科研参考，在本实验的进行中存在如下诸多困难：对于这两种完全不同科属的物种，其miRNA与mRNA的绑定方式的选取；对于预测结果，如何将其进行评级排序；如何将不同物种的信息数据融合到一个调控网络中；对所构建的生物网络，通过权值打分的核心节点的发现，以及采取哪种方法来有效的降低预测数据中的噪声，保证数据的可靠性。基于传统的生物理论依据，并且考虑到两类物种各自的生物特性，本文在此基础上设计出了整体实验工作流，其中包括：在初级阶段的跨物种新型靶点预测；组织特异性划分；基因集合富集分析；调控网络的构建；基因权值打分方法的设计；以及在此基础上对网络的核心模块提取及分析等。通过以上实验步骤，本文得出如下结论：在本文的预测数据中，共有AXIN1,SRM,KAT5,ACTN4等9个核心基因，这些核心点涉及了76条KEGG消化通路，同时这部分结论有特异性的功能富集结果作为验证支持。有关跨物种这一课题，虽然其仍需要进一步的生物实验手段进行验证支持，但是我们的实验为这一新型调控机制的探究提供了一种有效的，计算型的初期研究手段。随着以后研究的深入，这种机制将被更加完善的挖掘，阐明日常摄入因子对人体的影响，甚至进一步揭示转基因食品的作用。
【作者】李艳圃；
【导师】张浩；
【作者基本信息】吉林大学，计算机应用技术，2014，硕士
【关键词】跨物种调控机制；miRNA；基因权值打分；调控网络建立；功能富集分析；

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