劉小澤寫于18.12.15
本來不知道要寫點(diǎn)什么辫樱，但是想起來自己一直接觸的都是編碼的RNA峭拘，對(duì)于大部分非編碼RNA的還不了解，于是借著這次機(jī)會(huì)先稍微了解一下miRNA狮暑。感覺學(xué)習(xí)任何東西都是如此鸡挠，先有個(gè)印象，不至于別人提到了它搬男，自己卻還一臉懵拣展。學(xué)習(xí)不是一蹴而就，都是漸進(jìn)式的過程缔逛，這次有個(gè)印象备埃，下次說不定看文獻(xiàn)看到就不陌生，再下次就開始看看里面有什么可以分析的內(nèi)容褐奴。嗯按脚，就是這樣！
先看看什么是miRNA
miRNA是真核生物中的一類內(nèi)源性的具有調(diào)節(jié)基因表達(dá)功能的非編碼RNA敦冬，長(zhǎng)度為20-25nt（這里注意nt和bp的區(qū)別： 我自己之前就總是搞混辅搬，bp就是base pair，成對(duì)的堿基脖旱，大多出現(xiàn)在DNA中堪遂；nt為核苷酸的簡(jiǎn)寫，對(duì)于單鏈的RNA來講夯缺，就是用nt來描述啦）蚤氏。成熟的miRNA是由較長(zhǎng)的初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物經(jīng)過一系列的核酸酶剪切加工形成。至于作用嘛踊兜，就是合成后再組裝進(jìn)RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合體（RNA-Induced Silencing Complex， RISC）佳恬，通過堿基互補(bǔ)配對(duì)的方式識(shí)別靶mRNA【根據(jù)互補(bǔ)程度的不同指導(dǎo)RISC降解靶RNA或者阻遏靶RNA的翻譯】（來自：DOI: 10.1038/ncb0309-228 ）
一般來講主要有這幾個(gè)特點(diǎn)：
- 目前超過80%的miRNA長(zhǎng)度在21-23nt之間
- 含有能形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)的前體【其中動(dòng)物的前體大小在60-80nt之間捏境，植物變化范圍比較大，在幾十到幾百nt】
- 成熟的miRNA在5‘有一個(gè)磷酸基團(tuán)毁葱，3’有羥基垫言，可以和上游或者下游的序列不完全配對(duì)形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)
- 在基因組中有多種存在形式，包括單拷貝倾剿、多拷貝筷频、基因簇等蚌成，位置大多在基因間區(qū)（說明它們的轉(zhuǎn)錄是獨(dú)立于其他基因的，有自己的一套調(diào)控機(jī)制）
- 大多數(shù)miRNA是從前體的一條臂上加工而來的凛捏，大部分前體的兩條臂可以分別產(chǎn)生一個(gè)miRNA
- 生物發(fā)育的不同階段担忧，或者不同組織中，有不同的miRNA表達(dá)水平坯癣，可能miRNA參與了發(fā)育和行為變化的調(diào)控
miRNA的合成與功效瓶盛？
純粹的生物背景知識(shí)，可以從任何生物課本上學(xué)到
miRNA是1993年由哈佛的Lee等人在研究C.elegans 發(fā)現(xiàn)的
miRNA一般由RNA Pol II 轉(zhuǎn)錄示罗，轉(zhuǎn)錄的最初產(chǎn)物是具有帽子結(jié)構(gòu)和多聚核苷酸尾巴（poly-A）的pri-miRNA（300-10Kbp）惩猫，再加工成具有莖環(huán)結(jié)構(gòu)的前體pre-miRNA（70-90bp），再在Dicer酶切作用下將pre-miRNA的5‘和3’剪切掉蚜点，形成成熟miRNA轧房。
對(duì)于哺乳動(dòng)物來講，pri-miRNA的處理是在核內(nèi)绍绘，依靠microprocessor復(fù)合物進(jìn)行的【復(fù)合物包括了RNase III enzyme Drosha, DGCR8(DiGeorge critical region-8)以及一個(gè)雙鏈RNA結(jié)合蛋白組成】
miRNA一般在轉(zhuǎn)錄后調(diào)控方向研究較多奶镶，比如miRNA的5’端與mRNA的3‘UTR區(qū)域結(jié)合（即seed區(qū)域）【至少7個(gè)連續(xù)核苷酸完全結(jié)合配對(duì)時(shí)就會(huì)降解mRNA；部分配對(duì)會(huì)產(chǎn)生負(fù)調(diào)控脯倒，抑制mRNA翻譯】 实辑，于是衍生出了靶基因預(yù)測(cè)的研究方向
關(guān)于靶基因預(yù)測(cè)
序列互補(bǔ)性
種子序列（seed）位于miRNA的5‘端第2-8nt，與靶基因的3’UTR是否可以形成配對(duì)藻丢，這個(gè)是判斷miRNA靶基因的關(guān)鍵
保守性
miRNA的結(jié)合位點(diǎn)在多個(gè)物種之間如果有保守性剪撬，那么這個(gè)位點(diǎn)更可能是靶位點(diǎn)
熱動(dòng)力學(xué)
主要考察miRNA:target對(duì)形成的自由能，自由能越低悠反，可能性越大
位點(diǎn)可結(jié)合性
考慮mRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響
UTR堿基分布
miRNA結(jié)合位點(diǎn)在UTR區(qū)域的位置和相應(yīng)位置的堿基分布
針對(duì)以上幾點(diǎn)残黑，開發(fā)許多的預(yù)測(cè)軟件：
- miRanda：最早的miRNA靶基因預(yù)測(cè)軟件，對(duì)3‘UTR的篩選依據(jù)主要是序列匹配斋否、miRNA與mRNA雙鏈的熱穩(wěn)定性以及靶位點(diǎn)的跨物種保守性梨水。選取每條miRNA相對(duì)的3’UTR中排名前10的基因，作為候選靶基因茵臭。如果多個(gè)miRNA對(duì)應(yīng)一個(gè)靶位點(diǎn)疫诽，就根據(jù)貪婪算法選擇得分最高并且自由能最低的那對(duì)
- TargetScan：根據(jù)靶基因跨物種保守與miRNA-靶基因二聚體熱力學(xué)特征開發(fā)。需要種子序列（2-8nt）和mRNA的3‘UTR完全互補(bǔ)旦委，并且從種子序列向兩側(cè)延伸奇徒，直到遇到不能配對(duì)的堿基（允許G-U配對(duì)）
- miTarget：基于對(duì)miRNA和靶基因的二聚體結(jié)構(gòu)、熱力學(xué)特性和miRNA與靶基因作用的堿基位置等參數(shù)缨硝，利用機(jī)器學(xué)習(xí)支持向量機(jī)摩钙，可以選擇好的數(shù)據(jù)集，提取特異性高的參數(shù)查辩，而不用考慮靶基因的跨物種保守性
- PicTar：根據(jù)種子序列在靶位點(diǎn)識(shí)別及轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的關(guān)鍵作用胖笛，將seed分為完全匹配的seed和不完全匹配的网持，同時(shí)對(duì)兩類seed的miRNA與靶基因二聚體結(jié)合進(jìn)行限制，降低假陽(yáng)性率
- RNAhybrid：根據(jù)miRNA和靶基因二聚體二級(jí)結(jié)構(gòu)開發(fā)长踊，本質(zhì)是預(yù)測(cè)RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的軟件功舀。它根據(jù)miRNA和靶基因間的結(jié)合探測(cè)最好的靶位點(diǎn)，不需要考慮靶基因的物種保守性
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