如何寻找miRNA靶基因？

如何寻找m iRNA 靶基因？ microRNA（miRNA）是一类能够调节基因表达的短单链內源非编码RNA（约22nt），通过与互补的mRNA 选择性地结合抑制蛋白的产生，广泛存在于动物、植物、病毒等多种有机体中。 miRNA 通常位于基因间或者内含子区域，在细胞核内有RNA 聚合酶Ⅱ转录产生具有帽子结构多聚腺苷酸尾巴的pri-miRNA。在核酸酶Drosha 及其辅助因子Pasha 的作用下，pri-miRNA 被处理成 70 个核苷酸组成具有茎环结构的pre-miRNA，然后由 Exportin 5 等转运至细胞质。Dicer 将 pre-miRNA 切割成约22nt 的双链miRNA，双链miRNA讲解形成单链的成熟 miRNA。成熟 miRNA 还需要与Argonaute 蛋白等组装形成RNA诱导沉默复合体（RISC），RISC作用于特异mRNA的3’UTR，从而抑制翻译过程或者直接讲解 mRNA。整个过程如图所示。 尽管对miRNA 功能的认识还不是非常清楚，但miRNA 在许多生物过程中起关键作用，包括发育、细胞分化、增殖、凋亡、肿瘤转移等。准确快速地预测 miRNA 靶基因对于研究 miRNA 功能以及分析miRNA 参与的生物学过程具有十分重要的意义。目前寻找 miRNA 靶基因的方法主要有生物信息学以及生物实验方法。 1、生物信息学方法 生物信息学方法主要是利用某种算法对靶基因样本进行评分及筛选。生物信息学的方法只是通过算法为研究人员提供可能性最大的参考信息，还需要通过实验进行验证。 使用计算机预测植物miRNA 靶基因比较简单，因为在植物中miRNA 与靶基因几乎还是以完全互补配对的方式结合，预测不需要复杂的算法。而预测动物miRNA 靶基因则存在一定的困难，主要是目前已知的miRNA 靶基因及其确切靶点不多，在算法编写时没有足够的已知样本可供参考。但是，miRNA 与靶基因间的相互作用仍然具有一定的规律性。目前常规的算法主要遵循以下几个常用原则：（a）miRNA 与靶基因的互补性；（b）miRNA 靶位点在不同物种之间的保守性；（c）miRNA-mRNA 双链之间的热稳定性；（d）miRNA 靶位点不会有复杂的二级结构；（e）miRNA 5’端于靶基因的结合能力强于 3’端。除了这些基本原则以外，不同的预测方法还会根据各自总结的规律对算法进行限制和优化。 （1）miRanda miRanda 是最早利用生物信息学对miRNA 靶基因进行预测的软 件，由Enright 等人[1]于2003 年开发设计。其对3’UTR 的筛选依据主要是从序列匹配、miRNA 与 mRNA 双链的热稳定性以及靶位点的保守性三个方面进行分析。综合这 3 ...