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1、中国科学C辑:生命科学2009年第39卷第1期:121~128《中国科学》杂志社www.scichina.comlife.scichina.comSCIENCEINCHINAPRESSMicroRNA靶基因的寻找及鉴定方法研究进展*夏伟,曹国军,邵宁生军事医学科学院基础医学研究所,生物化学与分子生物学研究室,北京100850*联系人,E-mail:shaonsh@hotmail.com收稿日期:2008-09-17;接受日期:2008-11-28国家重点基础研究发展计划(批准号:2005CB724600
2、)和国家自然科学基金(批准号:30600110)资助项目摘要microRNA(miRNA)的生物学功能是人们非常关注的问题.而miRNA靶基因的确定关键词是研究miRNA生物学功能的关键.目前有关miRNA靶基因的确定主要靠计算机生物信息学miRNA靶基因软件预测和生物学实验方法.其中生物信息学方法主要根据已证实的miRNA及其靶基因序预测列之间相互作用的规律性,遵循几个常用原则设计的软件完成,如miRanda,TargetScan和鉴定TargetScanS,RNAhybrid,DIANA-micro
3、T,PicTar,RNA22及FindTar等.生物学实验方法主要是利用免疫共沉淀寻找与AGO蛋白相互作用的mRNA,或研究受miRNA调控的mRNA水平和蛋白质水平变化来寻找miRNA靶基因.计算机预测方法和生物学实验方法相互补充和完善,使人们能够更加方便地确定miRNA的靶基因,从而进一步研究其生物学功能.本文主要介绍了miRNA靶基因的寻找及鉴定方法的研究进展.microRNA(miRNA)是一类长度在22nt左右的内成熟的miRNA分子.成熟的miRNA分子在细胞内与源非编码小RNA,广泛存在于
4、动物、植物、病毒等多Argonaute蛋白等形成RNA诱导的沉默复合体(RISC),[1,2][3]种有机体中.1993年,Lee等人首先在秀丽隐杆并作用于特异mRNA的3′UTR,从而抑制翻译过程线虫(Caenorhabditiselegans)体内发现了长度为22nt[5]或直接降解mRNA.的非编码小RNA——lin-4,同时发现lin-4RNA在[6~10]已有研究表明,miRNA通过作用于相应靶lin-14基因的3′UTR内存在着互补位点.进一步研究mRNA,参与细胞增殖、凋亡、分化、代谢、发
5、育、表明,lin-4RNA通过与lin-14基因的3′UTR特异性结肿瘤转移等多种生物学过程.预测超过1/3的人类基合降低了LIN-14蛋白的表达水平,但对lin-14基因的因都是保守的miRNA靶基因.但目前为止,仍有很mRNA水平影响并不显著.而lin-4RNA便是现在所多miRNA的功能并不清楚,原因在于目前已经确定[4]熟知的miRNA.miRNA基因通常位于基因间或内的miRNA靶基因数量很少,而且miRNA靶基因的预含子区域,在核内由RNA聚合酶Ⅱ转录产生具有帽测与鉴定难度较大.因此,准确快
6、速地预测并鉴定子结构多聚腺苷酸尾巴的pri-miRNA.pri-miRNA在miRNA的靶基因,对研究miRNA功能以及miRNA核酸酶Drosha和其辅助因子Pasha的作用下被处理所参与的生物学过程具有十分重要的意义.成由70个核苷酸组成的pre-miRNA,经exportin5等1miRNA靶基因的寻找蛋白转运到细胞质中.另一个核酸酶Dicer将其剪切成约22个核苷酸长度的miRNA双链,其中一条为目前主要利用生物信息学方法和生物学实验方121夏伟等:MicroRNA靶基因的寻找及鉴定方法研究进展
7、法寻找miRNA的靶基因.U为+5,G︰U为+2,其他配对方式为−3,同时起始空位(gap-opening)罚分为−8,延伸空位(gap-extension)罚1.1生物信息学方法分为−2;其次,为体现与靶基因作用过程中miRNA生物信息学方法主要是利用某种算法对靶基因5′端和3′端的不对称性,5′端的前11个碱基的互补分样本进行评分及筛选.与预测动物miRNA靶基因相值(complementarityscores)将乘以一个scale参数;最比,植物miRNA靶基因的预测要简单得多,因为在后,miRN
8、A与靶mRNA的互补还要遵循以下4个规植物中miRNA与靶基因几乎是以完全互补配对的方则:miRNA第2~4位碱基和靶基因精确匹配;第3~式结合,预测时无需复杂的算法.目前几个针对植物12位碱基和靶基因错配不得多于5个;9~L-5(L为miRNA靶基因的预测方法基本是基于此原理设计的,miRNA总长)位碱基最少一个错配;最后5个碱基错[11,12]且准确率较高.本文将重点讨论动物中miRNA配不得多于2个.在热稳定性方面,miRanda采用
