piRNA鉴定、数据仿真及与疾病的关联分析

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1、博士学位论文ＩｉｐｉＲＮＡ鉴定、数据仿真及与疾病的关联分析作者姓名刘雅君指导教师姓名、职称张军英教授ｍ？申请学位类别工賴士学校代码10701学号1203310221分类号TP391密级公开西安电子科技大学博士学位论文piRNA鉴定、数据仿真及与疾病的关联分析作者姓名：刘雅君一级学科：计算机科学与技术二级学科：计算机应用技术学位类别：工学博士指导教师姓名、职称：张军英教授学院：计算机学院提交日期：2017年9月piRNAIdentification,DataSimulationandpiRNAAssociation

2、StudywithDiseaseAdissertationsubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorofPhilosophyinComputerApplicationTechnologyByYajunLiuSupervisor:JunyingZhangProfessorSeptember2017西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师

3、指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。一。．学位论文若有不实之处，本人承担切法律责任本人签名：：日期ｑ私■ｊｆ西安电子科技大学关于论文使用授权的说明ｇ本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，卩：研究生在校攻读学位期间论文工作

4、的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，结合学位论文研究成果完成的论、文发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学。：Ｈ械本人签名：导师签名？．＂砍ｉｌｕ日期日期：ｈ：二＂摘要摘要表观遗传学是近年来生命科学领域的研究热点，非编码RNA研究是其中的重要组成部分。随着非编码RNA中的microRNA（miRNA）和长非编码RNA（lncRNA）的研究日益成熟，piwi-inter

5、actingRNA（piRNA）的研究作为一个崭新的研究领域，已成为生命科学研究的国际前沿与新热点。piRNA发现于2006年，是一类需要与PIWI蛋白家族成员交互的小非编码RNA。目前，越来越多的文献表明piRNA在沉默转座子、调控信使RNA（mRNA）和lncRNA中扮演了重要角色。特别是在癌症研究领域，piRNA可能成为新的分子标志物与治疗靶点。因此，仿真piRNA表达数据、准确快速地鉴定piRNA，并且深入地进行piRNA与疾病的相关研究，将为理解、诊断、治疗疾病拓展崭新的视角。因此，本文对piRNA展开相关问题的生物信息学研究，主

6、要包括以下几个方面：1.提出了一种piRNA表达数据的仿真方法，设计了致病模型和疾病发展模型，实现了疾病发生和发展过程的模拟。伴随分子生物学的发展，表达数据已经成为探索人类复杂疾病的重要资源。虽然piRNA表达数据不断积累，但仍然存在一些问题，例如维度高、样本量小、噪音高以及样本种类分布不均匀。这些真实的piRNA表达数据不能很好地为piRNA与疾病关联分析提供验证，限制了piRNA生物信息学相关研究。因此，仿真piRNA表达数据在piRNA与疾病关联研究中起着重要的作用。我们提出了piRNA表达数据的仿真方法，对疾病的发生和发展过程进行了

7、模拟。首先，我们设计了六种致病模型，从而在仿真的基线piRNA表达数据集上实现病例对照标签的标记。此外，疾病发展模型共有两种，包含线性和非线性模型。根据选择的模型，系统产生时序的表达数据用于模拟疾病的动态变化过程。针对仿真数据进行基因显著性分析，检验结果表明大部分与疾病相关的piRNA能被成功检测，不易挖掘的致病模型普遍患病率较低，这说明我们的方法是一个可行的piRNA表达数据仿真方法。2.提出了一种基于序列特征和支持向量机（SVM）的piRNA鉴定方法，可以快速地从非编码RNA中识别出piRNA，且该方法的识别精确率和灵敏度均达90%左右

8、。由于piRNA缺乏保守的二级结构模体（motif）和序列同源性，piRNA的鉴定是一项基础性且挑战的重要研究课题。现有部分研究尝试使用计算方法解决piRNA鉴定问题，但是这些p