小干涉rna沉默效率预测和长非编码rna表观调控研究

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1、学校代码：10126分类号：——论文题目学号：21Q堑Q鲤编号：——小干涉RNA沉默效率预测和长非编码RNA表观调控研究学院：物理科学与技术学院专业：生物物理学研究方向：生物信息学姓名：刘利指导教师：李前忠2014年3月20日原剖，隧声明奉久声}掰：；孵。0窆斡擎舞沦≮灌枣，、覆-孽鲳瑁0j蠹浮。卜遴哲的皤究}搏受敬鬻鹩掰笺袋袋．：象毒望i：：终漕嬲j弓；羽昀爨露外，悫空；弘举趣岔簸臻塑!、醴绛笺袭!!廷撰彳；过的弼}竞裁裳、融奢遵禽为菝搿照j熟§：耋兰堂夏篾缝羲鸯税翰鲍学僻媛蠹誊露搜蹦；i过的秘翱。与我嗣j伶昀同志澍煎硪辱：联截麓撂簸羲献均童譬涂炙!争锋：

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4、以精细地调控基因的表达。对这些非编码RNA的研究重新定义了“基因”的概念。本文以siRNA和lncRNA为研究对象，研究了影响siRNA的沉默基因效率的因素，分析了表观遗传修饰与lncRNA基因表达的相关性。RNA干涉是通过沉默特定基因研究基因功能的有力工具，并广泛应用于靶向药物设计，为基因治疗提供了新方向。对于小干涉RNA(siRNA)的设计而言，并不是针对靶基因的每个位点都具有同样的抑制效率。所以一个成功的RNA干涉实验，选择最佳沉默效率的小干涉RNA是最关键的一步。许多研究者已经总结了一些筛选原则，并利用各种机器学习算法优化siRNA的设计，但仍然未达

5、到令人满意的效果。预测精度的限制主要来源于对分子机制缺乏完整的理解。目前所知：siRNA与Argonaute蛋白的结合是其行使功能的关键。在上游过程中，核苷酸组分和siRNA热力学稳定性影响着RISC沉默复合体的组装，进而决定siRNA的沉默效率。而下游过程中，对靶mRNA的可及性是否影响沉默效率还存有争议。Reynolds等人的实验证明siRNA的沉默效率不依赖于靶mRNA的特征属性，更倾向于受siRNA小分子固有属性影响。而Luo和Heale有着不同见解，他们认为靶mRNA的二级结构是沉默效率高低的决定因素，并将其应用到siRNA沉默效率的预测中。与此同

6、时，有几个实验室的实验结果也支持他们的观点。尽管实验研究已经表明RNAi是依赖于ATP水解能的多蛋白参与的复杂过程，但一些细节还很模糊，比如RISC是如何寻找靶基因的?寻靶过程是否依赖结合位点上下文环境?所以发现一些潜在的影响因素是一项重要的任务。近来，已有实验研究证明当miRNA结合位点处于AU—rich的上下文环境中，能够帮助miRNA与靶的结合；Sun等人认为在miRNA结合位点上游区域包含一些AU—richmotif，比如ARE(AU—richelements)的核心序列“AUUUA”，可以增加其抑制蛋白翻译的效率；Kertesz提出了一个包含侧翼序

7、列信息的miRNA靶位点识别模型。但目前还没有针对siRNA结合位点上下文环境的研究。鉴于siRNA与miRNA分子机制的相似性，本文重点探讨siRNA结合位点两侧序列是否影响其沉默效率。这需要大量随机设计的siRNA作为统计样本，一个针对34个基因随机设计的2431个siRNA的数据库为我们的研究提供了可能。通过统计siRNA靶位点侧翼序列核苷酸分布特征发现：相对而言，高效率siRNA结合位点侧翼序列更富含AU核苷酸。进一步利用二项式分布算法统计6联体motif的偏好性，发现在高效SiRNA结合位点上下文环境中偏好出现一些AU—richmotif,同样包含

8、了“AUUUA"序列。综合所有影响因素(核苷酸组分、