microRNA靶基因预测常用软件介绍

认为RNA仅是DNA与蛋白质之间的过渡的时代已经终结，microRNA的发现使科研界再次聚焦RNA。

microRNA(miRNA)是一类长22 nt左右的内源非编码小RNA，广泛存在于动物、植物和病毒等物种中。1993年，Lee等人首先在秀丽线虫体内发现了首个miRNA lin-4，进一步研究表明，lin-4 RNA通过与lin-14基因3′ UTR特异性结合降低LIN-14蛋白的表达水平。miRNA基因通常位于基因间或内含子区域，由RNA聚合酶Ⅱ转录产生pri-miRNA，pri-miRNA具有帽子结构和多聚腺苷酸尾巴，pri-miRNA在核酸酶Drosha作用下切割生成70nt左右的pre-miRNA，核酸酶Dicer切割pre-miRNA最终生成22nt左右的miRNA单链分子。成熟的miRNA分子与Argonaute等蛋白形成RNA诱导的沉默复合体(RISC)抑制靶基因表达。

miRNA研究中常用的软件和数据库资源

（1） miRbase：众所周知的microRNA基因注释数据库。目前miRBase只提供了microRNA的靶标的预测软件的链接（如：PicTar）。 网址：http://mirbase.org/index.shtml

（2） starBase：一个高通量实验数据CLIP-Seq（或称为HITS-CLIP）和mRNA降解组测序数据支持的microRNA靶标数据库，整合和构建多个流行的靶标预测软件的交集和调控关系。网址：http://starbase.sysu.edu.cn/

（3） Tarbase：一个收集已被实验验证的microRNA靶标数据库。网址：http://microrna.gr/tarbase/

（4） miRecords：一个整合的microRNA靶标数据库。整合多个靶标预测软件的调控关系。网址：http://mirecords.biolead.org/

（5） targetScan: 基于靶mRNA序列的进化保守等特征搜寻动物的microRNA靶基因。是预测microRNA靶标假阳性率较低的软件。而且是microRNA领域大牛Bartel实验室开发的。网址：http://www.targetscan.org/

疾病相关microRNA研究策略及方法

近年来，研究还发现，miRNA分子同已知的循环核酸（DNA和RNA）一样，广泛存在于正常人和不同种病人的血清和血浆中，并且随着生理状况、疾病的类型和病程的不同而表达异常。随着循环miRNA的发现，人们对miRNA的兴趣日增，这么好的疾病诊断和预防标志物，岂能错过？但是如何开展miRNA研究呢？一般来说，通常是先开展miRNA表达谱分析，筛选出与特定生物学过程相关的miRNA。之后是miRNA靶基因验证并通过miRNA的过表达和沉默，进行miRNA的功能分析。

miRNA表达谱分析

miRNA分离纯化

包括经典的Trizol法提取总RNA和众多的商业化kit，比如miRNeasy Mini Kit – Qiagen, mirVana – Ambion，PureLink® miRNA Isolation Kit - Life Technologies，mirPremier™ - Sigma，High Pure miRNA Isolation Kit - Roche ，各有优劣，可根据样品类型选择。

RNA浓度纯度分析

microRNA相关的数据库与预测、分析软件

miRBase: http://www.mirbase.orgmiRBase序列数据库是一个提供包括已发表的miRNA序列数据、注释、预测基因靶标等信息的全方位数据库，是存储miRNA信息最主要的公共数据库之一。miRBase提供便捷的网上查询服务，允许用户使用关键词或序列在线搜索已知的miRNA和靶标信息。

miRecords: http://mirecords.biolead.org/动物 miRNA的靶相互作用的数据库, 包括人工收集实验验证的, 预测的 miRNA的靶目标. 靶标预测工具DIANA-microT, MicroInspector, miRanda, MirTarget2, miTarget, NBmiRTar, PicTar, PITA, RNA22, RNAhybrid, and TargetScan/TargertScanS.

PMRD: http://bioinformatics.cau.edu.cn/PMRD/PMRD是一个关于植物microRNA数据库，包括了microRNA序列和它们的靶基因、二级结构、表达谱、基因组搜索等等，并且该数据库尝试着整合大量的关于植物microRNA的数据。

microRNA检测技术

      MicroRNA(miRNA)是在真核生物中发现的一类内源性的具有调控功能的非编码RNA，其大小长约20~25个核苷酸。成熟的miRNAs是由较长的初级转录物经过一系列核酸酶的剪切加工而产生的，随后组装进RNA诱导的沉默复合体，通过碱基互补配对的方式识别靶mRNA，并根据互补程度的不同指导沉默复合体降解靶mRNA或者阻遏靶mRNA的翻译。研究表明miRNA参与各种各样的调节途径，包括发育、病毒防御、造血过程、器官形成、细胞增殖和凋亡、脂肪代谢等。

    动植物miRNA略有不同，其miRNA的共同特征包括：长度短(17-25nt)，前体带有可预测的茎环结构，高度保守，高拷贝数，其表达具有组织（和发育阶段）特异性。每个miRNA可以控制多个基因，据估计，miRNA可调控近1/3的人类基因的表达。miRNA通过两种机制发挥作用：完全配对---mRNA被降解（常发生在植物中）；不完全配对---翻译被抑制，但mRNA保持完整（常发生在动物中）。