miRNA靶標(biāo)預(yù)測(cè)的系統(tǒng)生物學(xué)方法研究共3篇

miRNA靶標(biāo)預(yù)測(cè)的系統(tǒng)生物學(xué)方法研究共3篇miRNA靶標(biāo)預(yù)測(cè)的系統(tǒng)生物學(xué)方法研究1miRNA,shortformicroRNA,isatypeofsmallnon-codingRNAmoleculethatplaysacriticalroleintheregulationofgeneexpression.miRNAscaninteractwiththe3'untranslatedregion(UTR)oftargetmRNAs,causingmRNAdegradationorinhibitingtranslation.DuetotheimportanceofmiRNA-mediatedregulation,predictingmiRNAtargetshasbecomeacrucialtopicinsystemsbiology.AvarietyofmethodshavebeendevelopedformiRNAtargetprediction,whichcanbeclassifiedintotwocategories:sequence-basedmethodsandnetwork-basedmethods.

Sequence-basedmethodsarebasedonthecomplementaritybetweenthemiRNAseedsequenceandthetargetmRNAsequence.Theseedsequencereferstothe6-8nucleotidesatthe5'endofthemiRNAthataremostimportantfortargetrecognition.Themostcommonlyusedsequence-basedmethodsarePicTar,TargetScan,andmiRanda.PicTarisawidelyusedalgorithmthatusesafive-wayconservationmethodtopredictmiRNAtargets.TargetScanusesacontext+scoretoevaluatethepotentialmiRNAtargetsbasedonfeaturessuchasconservation,targetsiteaccessibility,andlocalAUcontent.miRandaisamethodthatintegratesthermodynamicstability,seed-pairing,andmismatchestopredictmiRNAtargets.

Network-basedmethods,ontheotherhand,arebasedontheassumptionthatmiRNAsandtheirtargetstendtoco-regulateandformcomplexregulatorynetworks.Network-basedmethodsusedifferenttypesofdatatoconstructmiRNA-targetinteractionnetworks,suchasmRNAexpressionprofiles,protein-proteininteractiondata,andgeneontologyannotations.Themostcommonlyusednetwork-basedmethodsareTargetScore,MIRNET,andmiRTarBase.TargetScoreisamethodthatintegratesgeneexpressiondata,miRNAbindingsiteinformation,andgeneontologyannotationstopredictmiRNAtargets.MIRNETisamethodthatusesprotein-proteininteractiondatatoidentifyprotein"hubs"targetedbymultiplemiRNAs.miRTarBaseisadatabasethatcollectsexperimentallyvalidatedmiRNA-targetinteractionsfromdifferenttypesofhigh-throughputexperiments.

Inrecentyears,manyresearchershaveattemptedtocombinebothsequence-basedandnetwork-basedmethodstoimprovetheaccuracyofmiRNAtargetprediction.Forexample,MirTarget2isamethodthatintegratesbothcomputationalandexperimentaldatatopredictmiRNAtargets.Itusesamixtureofsequence-basedandnetwork-basedmethodstoidentifymiRNAsthatarelikelytoregulatetheexpressionofagene,andthenevaluatestheirpredictedtargetsbasedonconservation,targetaccessibility,andfunctionalannotations.

Overall,miRNAtargetpredictionisacomplexproblemthatrequirestheintegrationofdifferenttypesofdataandthedevelopmentofsophisticatedalgorithms.TheaccuracyofmiRNAtargetpredictionisstillrelativelylow,andmanyfalsepositivesandfalsenegativesarestillobserved.FurtherresearchisneededtoimprovetheaccuracyandpredictabilityofmiRNAtargetprediction,whichisessentialforunderstandingtheregulatorymechanismofmiRNAsinvariousbiologicalprocesses.miRNA靶標(biāo)預(yù)測(cè)的系統(tǒng)生物學(xué)方法研究2近年來，越來越多的研究表明，miRNA可以通過下調(diào)靶基因的表達(dá)來發(fā)揮其調(diào)控功能。miRNA靶標(biāo)預(yù)測(cè)已經(jīng)成為了系統(tǒng)生物學(xué)研究中的一個(gè)非常重要的領(lǐng)域。在此領(lǐng)域，方法的精度和效率越來越高，也吸引了越來越多的研究者投入到其中。本文將介紹miRNA靶標(biāo)預(yù)測(cè)的系統(tǒng)生物學(xué)方法研究，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行論述。

（1）基于序列的預(yù)測(cè)方法

基于序列的預(yù)測(cè)方法是miRNA靶標(biāo)預(yù)測(cè)中最為常用的方法之一。通過在miRNA序列中尋找與靶標(biāo)相匹配的序列，來判斷該靶標(biāo)是否受到miRNA的調(diào)控。這個(gè)序列匹配通?；趦蓚€(gè)假定：完全互補(bǔ)和不完全互補(bǔ)。

完全互補(bǔ)表示，miRNA與靶標(biāo)的序列可以形成一段長(zhǎng)度為21nt的不間斷互補(bǔ)匹配。這種基于完全互補(bǔ)的預(yù)測(cè)方法被稱為典型的miRNA靶標(biāo)預(yù)測(cè)方法。然而，由于miRNA靶標(biāo)的調(diào)控是相對(duì)復(fù)雜和多變的，因此這種方法的靶標(biāo)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性不夠高。

不完全互補(bǔ)表示，miRNA與靶標(biāo)序列只是部分相互配對(duì)，而不是完全匹配。這種方法能夠克服完全匹配的問題，從而增加準(zhǔn)確度。例如，PITA就是一種基于不完全匹配的預(yù)測(cè)方法，它使用了一種復(fù)雜的動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法，從而更好地預(yù)測(cè)miRNA的靶標(biāo)。

（2）基于結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)方法

基于結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)方法依據(jù)的是miRNA靶標(biāo)的二級(jí)結(jié)構(gòu)。miRNA通過與靶標(biāo)的較長(zhǎng)、封閉的互補(bǔ)序列相結(jié)合，從而形成一個(gè)RNA復(fù)合物。這種結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致miRNA和靶標(biāo)的互補(bǔ)序列在靠近融合區(qū)域的地方配對(duì)，而這個(gè)融合區(qū)域又和RNA的結(jié)構(gòu)有關(guān)。

基于這種結(jié)構(gòu)模型，研究者可以通過非常復(fù)雜的算法來預(yù)測(cè)miRNA靶標(biāo)。盡管這種方法很準(zhǔn)確，但面對(duì)基于RNA的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，它的計(jì)算量也非常大，因此預(yù)測(cè)流程非常耗時(shí)。

（3）基于轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)方法

考慮到miRNA靶標(biāo)的調(diào)控是相對(duì)復(fù)雜的工作，基于轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)方法被認(rèn)為是最優(yōu)的方法之一。它能夠利用所有與miRNA結(jié)合的靶基因的表達(dá)差異來準(zhǔn)確預(yù)測(cè)miRNA靶標(biāo)。

這種方法的開發(fā)基于被認(rèn)為是"反式調(diào)控"的假設(shè)。具體來說，miRNA應(yīng)該降低與其靶標(biāo)相同的基因的表達(dá)，因?yàn)槠?攻擊"與其互補(bǔ)配對(duì)的基因。因此，具有和miRNA相互作用的基因應(yīng)該在miRNA的表達(dá)之下表現(xiàn)出相似的下調(diào)趨勢(shì)。

這種方法已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于大規(guī)模的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析中，并取得了一定的成功。利用這種數(shù)據(jù)來預(yù)測(cè)miRNA靶標(biāo)可以分離轉(zhuǎn)錄因子、自動(dòng)進(jìn)行預(yù)處理和分析，從而更加快速準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)miRNA靶標(biāo)。

結(jié)論

miRNA靶標(biāo)預(yù)測(cè)是系統(tǒng)生物學(xué)研究中的重要領(lǐng)域。在最近的幾年中，越來越多的方法被提出來：基于序列的預(yù)測(cè)方法、基于結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)方法，以及基于轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)方法。每種方法各有優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。為了更好地應(yīng)對(duì)miRNA靶標(biāo)的挑戰(zhàn)，可以考慮將這些方法進(jìn)行整合使用，從而大大提高預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率和效率。miRNA靶標(biāo)預(yù)測(cè)的系統(tǒng)生物學(xué)方法研究3miRNA是一類具有重要生物學(xué)功能的小分子RNA，研究表明miRNA具有在細(xì)胞發(fā)育、增殖和凋亡等細(xì)胞生物學(xué)過程中發(fā)揮重要作用的功能。miRNA在生物學(xué)研究中的重要性被逐漸認(rèn)識(shí)到，進(jìn)而各種關(guān)于miRNA靶標(biāo)預(yù)測(cè)的系統(tǒng)生物學(xué)方法研究也得以開展。本文就miRNA靶標(biāo)預(yù)測(cè)的系統(tǒng)生物學(xué)方法研究進(jìn)行探究。

miRNA靶標(biāo)預(yù)測(cè)的系統(tǒng)生物學(xué)方法研究主要有以下幾個(gè)方面：基于序列的算法、比較基因組序列分析、生信技術(shù)及高通量表達(dá)分析等。

1.基于序列的算法

這類算法主要依賴于判斷miRNA和其可能的靶基因之間的互補(bǔ)性。miRNA與靶基因之間的互補(bǔ)性主要集中在miRNA的列結(jié)構(gòu)部位，而動(dòng)物的靶基因大多數(shù)與miRNA的第2-8個(gè)核苷酸互補(bǔ)配對(duì)。

最常見的基于序列的算法是用來在3'UTR區(qū)域?qū)ふ襪iRNA靶基因的。在這種方法中，miRNA和預(yù)測(cè)的靶基因的3'UTR區(qū)域被比對(duì)，并考慮到互補(bǔ)性。預(yù)測(cè)方法最常使用的評(píng)分算法評(píng)估了兩個(gè)序列之間的距離，并使用一些額外的因子來決定它們是不是真正的miRNA靶基因。然而，這種方法可能會(huì)導(dǎo)致很多誤報(bào)，因?yàn)轭A(yù)測(cè)的結(jié)果與真正的miRNA靶基因有太多相似之處，無(wú)法準(zhǔn)確地識(shí)別真正的miRNA靶基因。

2.比較基因組序列分析

該方法主要集中在種類轉(zhuǎn)化的基因組層面上，用于分析兩個(gè)物種的基因組序列之間的共同之處和差異之處。與miRNA靶基因相關(guān)的核酸濃度可能在兩個(gè)物種之間保持不變，并被保存在它們的共同之處中。對(duì)于這個(gè)方法，相對(duì)與上述基于序列的算法，誤報(bào)率可以更好的被控制，但是這需要比較基因組序列之間的相似性，獲取關(guān)聯(lián)的基因序列也需要付出更大的代價(jià)。

3.生信技術(shù)

近年來，一些新的生信技術(shù)被用于miRNA靶標(biāo)預(yù)測(cè)的系統(tǒng)生物學(xué)方法研究，這些技術(shù)包括了全基因組多能基因組功能篩選技術(shù)。該技術(shù)主要用于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中獲得靶擊碎片，并識(shí)別miRNA靶標(biāo)。全基因組多能基因組功能篩選技術(shù)是一種在細(xì)胞中大規(guī)模查找mi