1、microRNAs(miRNAs)是一類內(nèi)源性非編碼RNA分子，長(zhǎng)度為19~23nt。近年來發(fā)現(xiàn)它與多種生命活動(dòng)密切相關(guān)，并且在疾病的發(fā)生發(fā)展過程中起著重要的作用。miRNA本身并不編碼蛋白質(zhì)，它是通過與轉(zhuǎn)錄后的mRNA結(jié)合，抑制翻譯或直接降解 mRNA來調(diào)控基因表達(dá)。研究 miRNA及其靶基因，對(duì)于理解miRNA的作用機(jī)制以及認(rèn)識(shí) miRNA在疾病發(fā)生和發(fā)展過程中的作用具有重要意義。
　　miRNA靶基因的識(shí)別主要包括兩種途徑，

2、其中分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)是確定miRNA靶基因的基本途徑，但它存在識(shí)別靶基因數(shù)量有限、操作過程復(fù)雜且耗時(shí)久等缺點(diǎn)，不能滿足對(duì)miRNA及其靶基因的整體認(rèn)識(shí)。因此生物信息學(xué)家利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，基于miRNA與靶基因的結(jié)合特點(diǎn)開發(fā)了一系列預(yù)測(cè)miRNA靶基因的工具，例如：Targetscan、microT、miRanda、miRTarget、Pictar和PITA等。這些方法大多基于種子位點(diǎn)的序列匹配、結(jié)合位點(diǎn)的自由能以及位點(diǎn)保守性等特征，然而這些

3、特征還不足以對(duì)靶基因進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別和預(yù)測(cè)，所得結(jié)果往往具有較高的假陽(yáng)性。近年來，隨著已證實(shí)靶基因數(shù)量的不斷積累，以及對(duì)miRNA靶基因結(jié)合特點(diǎn)的不斷認(rèn)識(shí)，使得我們可以對(duì) miRNA的靶基因進(jìn)行進(jìn)一步地分析和篩選。
　　在本研究中，我們開發(fā)了一種對(duì)miRNA靶基因進(jìn)行優(yōu)選的方法TarpriGO。TarpriGO由三部分構(gòu)成：第一部分，基于被同一個(gè)miRNA調(diào)控的靶基因具有功能注釋相似性原理，計(jì)算候選基因與已證實(shí)靶基因間的功能相似性，對(duì)

4、候選靶基因進(jìn)行排序；第二部分，針對(duì)現(xiàn)有預(yù)測(cè)工具都具有一定準(zhǔn)確性但預(yù)測(cè)結(jié)果重合率低的特點(diǎn)，為多來源數(shù)據(jù)分配權(quán)重，計(jì)算候選靶基因的綜合得分并排序；最后，綜合兩部分的結(jié)果得出TarpriGO的最終靶基因排序。為驗(yàn)證該方法的可靠性，我們用留一交叉驗(yàn)證法檢測(cè)該方法對(duì)已知靶基因的優(yōu)選性能，得到AUC值為0.93，說明TarpriGO對(duì)已知靶基因具有較好的優(yōu)選效果。另外，將高通量靶基因數(shù)據(jù)比對(duì)到優(yōu)選列表中得AUC值為0.70，說明TarpriGO對(duì)潛

5、在的靶基因有一定的識(shí)別能力。與其它優(yōu)選算法比較，發(fā)現(xiàn)本算法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)靶基因集有更好的識(shí)別能力。并且與原有預(yù)測(cè)工具的靶基因列表比較，發(fā)現(xiàn)優(yōu)選后的已證實(shí)的靶基因排名顯著提高。另外，對(duì)六個(gè)原有靶基因預(yù)測(cè)工具最優(yōu)權(quán)重分析發(fā)現(xiàn)，Pictar和Targetscan算法的權(quán)重65％以上的大于平均權(quán)重1/6，說明這兩種預(yù)測(cè)工具更為可靠。
　　一種miRNA分子可調(diào)控多種基因的表達(dá)，同一個(gè)基因也可能被多種miRNA調(diào)控，這種復(fù)雜而精確的調(diào)控關(guān)系構(gòu)成了m

6、iRNA-靶基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。而對(duì)miRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的分析，有助于進(jìn)一步理解miRNA作用的分子機(jī)制及miRNA在疾病中的作用機(jī)理。本文以與藥物成癮相關(guān)的基因及其靶基因?yàn)槔?，?gòu)建并分析miRNA-疾病調(diào)控網(wǎng)絡(luò)與miRNA-靶基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。結(jié)果顯示，一種miRNA能夠調(diào)控多種致病基因，所以在復(fù)雜疾病中miRNA起到了中心調(diào)控作用。一種疾病伴隨多種miRNA差異表達(dá)，表明同一種疾病中多種miRNA具有協(xié)同作用。在調(diào)控網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，我們篩選出四種可

7、能與尼古丁成癮相關(guān)的miRNA，分別是hsa-miR-124-3p、hsa-miR-16-5p、hsa-miR-155-5p和hsa-miR-222-3p。通過對(duì)它們的靶基因進(jìn)行功能注釋和通路富集分析，發(fā)現(xiàn)許多與尼古丁成癮相關(guān)的生物過程、細(xì)胞組成以及生化通路在這些靶基因中顯著富集，進(jìn)一步驗(yàn)證了這些miRNA與尼古丁成癮相關(guān)。
　　綜上所述，本文在分析miRNA及其靶基因?qū)?yīng)關(guān)系的基礎(chǔ)上，開發(fā)了一種對(duì)miRNA靶基因進(jìn)行優(yōu)選的工具T