以人组织为模型分析microrna表达量与转录的相关性(附件)
本次研究以人组织为研究对象，骜合生物信息学和生物统计学技术与方法，研究在基因组水平上调控动物microRNA表达的机制。研究使用了六十二组来源于人组织(human tissue)这一模式生物的测序数据，以揭示调控机制的保守性及重要性。利用microRNA/pri-microRNA与人类基因组信息的重叠序列，将相对应的microRNA-seq和mRNA-seq连接，从而得到其表达量的相关性。以microRNA信息分析得出转录过程对microRNA表达没有影响，且以pri-microRNA信息分析得出的结果不具备可信度。综合以上得出结论在人组织中，转录过程对microRNA差异性表达没有明确的相关性，此结论为以后的相关研究提供了一定的参考价值。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法3
1.1 材料：研究中实验数据的来源 3
1.2 研究内容 3
1.3 研究方法3
1.4 技术路线3
1.5 实验方案4
2 结果与分析5
2.1 基于人组织所获取的原始数据结果汇总5
2.1.1 根据人组织成熟microRNA信息分析mRNA转录与microRNA表达量的相关性分析结果5
2.1.2 根据人组织primicroRNA信息分析mRNA转录与microRNA表达量的相关性分析结果 6
2.2 基于人组织成熟microRNA信息和primicroRNA信息分析mRNA转录与microRNA表达量的相关性结果分析7
3 讨论8
致谢8
参考文献9
以人组织为模型分析microRNA表达量与转录的相关性
引言
microRNA是近年来发现的与基因表达调控相关的一类非编码小分子单链RNA，长度约2123个碱基对构成，通过与靶mRNA碱基对特异结合，引起靶mRNA降解或翻译抑制，调控基因转录后的表达[1]。目前人类microRNA数据库中已有721个之多，大约占人类基因总数的23%，约调控30%的编码蛋白基因，每个mic *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
roRNA约调控100个靶mRNA[2]。microRNA调控各种各样的生理过程；microRNA表达量的高低、变化可以反映生物个体、组织、细胞的表型，此信息还可能用于人类疾病(如癌症)的诊断、预后及治疗[36]。
(1) microRNA的产生机制
典型(canonical)动物miRNA的形成要经过转录及一系列特异性的RNA加工和RNA:蛋白相互作用[7,8]。miRNA基因通常由RNA聚合酶II（PolII)转录，最初产物为primiRNA (primary miRNA)，和premRNA相似。细胞核内的Drosha/DGCR8全酶识别并切割primiRNA上特定的发卡结构，产生约60 nt 的premiRNA (precursor miRNA)。转运蛋白Exp5把premiRNA送到细胞质中。然后,RNA酶Dicer切割premiRNA，产生约22 nt的miRNA双链中间物。此双链RNA与Argonaute (Ago)蛋白作用，最终其中一条单链RNA，作为成熟的miRNA，与Ago蛋白稳定结合。这一miRNA:Ago复合体即是抑制基因表达的最小功能单位。据miRBase的统计整理，动物基因组有成百上千个miRNA基因[9]。虽然相当数量的这些基因是否表 达真正的miRNAs仍然存疑，但确知的是，一个Drosha蛋白(同理，Pol2、 Exp5、 Dicer和Ago)直接作用于数以百计不同的miRNA底物。
(2) microRNA表达水平的调控和待解决的问题
与其他表达产物一样，细胞内不同microRNAs的表达水平差别很大。总体而言，成熟的micro RNA半衰期以星期计[10]，故其表达量主要由microRNA产生的速率来决定。除了受转录的影响之外，许多microRNA的转录因子也已被发现[11，12]。某些RNA结合蛋白，如Lin28，可与特定的primicroRNA或premicroRNA结合进而影响RNA的加工和microRNA的成熟[12]。这些研究成果可以解释microRNA的表达特异性。但是，它们不能解释为什么基因组所有microRNAs的表达量会千差万别。此类问题是功能基因组学和系统生物学最重要的问题之一。
（3）研究概括
对于功能基因组学和系统生物学最重要的问题之一，即mRNA水平与相应蛋白水平之间的关系，在世界各地实验室也已有相当多的相关研究。早先一些研究发现酵母和哺乳动物细胞中全基因组范围内的mRNA丰度和蛋白丰度的相关性约为0.6[13,14],说明蛋白表达量主要在翻译的层次上调控。而近来的研究则认为mRNA丰度和蛋白丰度的相关性可高达0.9[1517]，表明转录对基因表达的贡献最大。鉴于转录是研究最多又是microRNA形成的第一步，本项目所在实验室也对此进行了大量的相关研究，发现在人的K562细胞系中相关系数仅为0.3，而在另一细胞系，HeLa，没有显著的相关性[8]。该结果始料未及，如果转录的贡献仍有待进一步确定，那么RNA加工是否有不可忽视的调控作用？此结果也为本研究奠定了一定基础。
研究意义
本项目在前人工作的基础上，利用人组织为研究对象，整合多种生物信息学、统计学方法，更加深入地研究在基因组水平上调控人的细胞系miRNA表达的机制，系统考察转录对miRNA差异性表达的影响，以揭示调控机制的保守性及重要性。
本项目科学意义深远。功能基因组学和系统生物学为生物学的研究开阔了新途径，在基因组的水平上解析miRNA表达的调控。目前已有研究者进行了相关工作[18,19,20]，采取了不同以往的研究策略和思路，得到在以前无法获得或不可想象的结论。本课题将极大地巩固和发展现有成果，很大程度上拟补目前人类知识的明显空白。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法3
1.1 材料：研究中实验数据的来源 3
1.2 研究内容 3
1.3 研究方法3
1.4 技术路线3
1.5 实验方案4
2 结果与分析5
2.1 基于人组织所获取的原始数据结果汇总5
2.1.1 根据人组织成熟microRNA信息分析mRNA转录与microRNA表达量的相关性分析结果5
2.1.2 根据人组织primicroRNA信息分析mRNA转录与microRNA表达量的相关性分析结果 6
2.2 基于人组织成熟microRNA信息和primicroRNA信息分析mRNA转录与microRNA表达量的相关性结果分析7
3 讨论8
致谢8
参考文献9
以人组织为模型分析microRNA表达量与转录的相关性
引言
microRNA是近年来发现的与基因表达调控相关的一类非编码小分子单链RNA，长度约2123个碱基对构成，通过与靶mRNA碱基对特异结合，引起靶mRNA降解或翻译抑制，调控基因转录后的表达[1]。目前人类microRNA数据库中已有721个之多，大约占人类基因总数的23%，约调控30%的编码蛋白基因，每个mic *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
roRNA约调控100个靶mRNA[2]。microRNA调控各种各样的生理过程；microRNA表达量的高低、变化可以反映生物个体、组织、细胞的表型，此信息还可能用于人类疾病(如癌症)的诊断、预后及治疗[36]。
(1) microRNA的产生机制
典型(canonical)动物miRNA的形成要经过转录及一系列特异性的RNA加工和RNA:蛋白相互作用[7,8]。miRNA基因通常由RNA聚合酶II（PolII)转录，最初产物为primiRNA (primary miRNA)，和premRNA相似。细胞核内的Drosha/DGCR8全酶识别并切割primiRNA上特定的发卡结构，产生约60 nt 的premiRNA (precursor miRNA)。转运蛋白Exp5把premiRNA送到细胞质中。然后,RNA酶Dicer切割premiRNA，产生约22 nt的miRNA双链中间物。此双链RNA与Argonaute (Ago)蛋白作用，最终其中一条单链RNA，作为成熟的miRNA，与Ago蛋白稳定结合。这一miRNA:Ago复合体即是抑制基因表达的最小功能单位。据miRBase的统计整理，动物基因组有成百上千个miRNA基因[9]。虽然相当数量的这些基因是否表 达真正的miRNAs仍然存疑，但确知的是，一个Drosha蛋白(同理，Pol2、 Exp5、 Dicer和Ago)直接作用于数以百计不同的miRNA底物。
(2) microRNA表达水平的调控和待解决的问题
与其他表达产物一样，细胞内不同microRNAs的表达水平差别很大。总体而言，成熟的micro RNA半衰期以星期计[10]，故其表达量主要由microRNA产生的速率来决定。除了受转录的影响之外，许多microRNA的转录因子也已被发现[11，12]。某些RNA结合蛋白，如Lin28，可与特定的primicroRNA或premicroRNA结合进而影响RNA的加工和microRNA的成熟[12]。这些研究成果可以解释microRNA的表达特异性。但是，它们不能解释为什么基因组所有microRNAs的表达量会千差万别。此类问题是功能基因组学和系统生物学最重要的问题之一。
（3）研究概括
对于功能基因组学和系统生物学最重要的问题之一，即mRNA水平与相应蛋白水平之间的关系，在世界各地实验室也已有相当多的相关研究。早先一些研究发现酵母和哺乳动物细胞中全基因组范围内的mRNA丰度和蛋白丰度的相关性约为0.6[13,14],说明蛋白表达量主要在翻译的层次上调控。而近来的研究则认为mRNA丰度和蛋白丰度的相关性可高达0.9[1517]，表明转录对基因表达的贡献最大。鉴于转录是研究最多又是microRNA形成的第一步，本项目所在实验室也对此进行了大量的相关研究，发现在人的K562细胞系中相关系数仅为0.3，而在另一细胞系，HeLa，没有显著的相关性[8]。该结果始料未及，如果转录的贡献仍有待进一步确定，那么RNA加工是否有不可忽视的调控作用？此结果也为本研究奠定了一定基础。
研究意义
本项目在前人工作的基础上，利用人组织为研究对象，整合多种生物信息学、统计学方法，更加深入地研究在基因组水平上调控人的细胞系miRNA表达的机制，系统考察转录对miRNA差异性表达的影响，以揭示调控机制的保守性及重要性。
本项目科学意义深远。功能基因组学和系统生物学为生物学的研究开阔了新途径，在基因组的水平上解析miRNA表达的调控。目前已有研究者进行了相关工作[18,19,20]，采取了不同以往的研究策略和思路，得到在以前无法获得或不可想象的结论。本课题将极大地巩固和发展现有成果，很大程度上拟补目前人类知识的明显空白。
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