SSAM-08：基于染色质结构识别microRNA 启动子识别

一些研究已经识别了启动子序列上的染色质特征。某些组蛋白修饰主要是甲基化-H3K4me3和乙酰化-(H3K9/14Ac)作为转录活性的特征。Chip-chip和Chip-Seq技术被用来筛新的转录元件，可以识别转录起始位点和具体转录活性的pri-miRNA的上游启动子区域。因此，本方案将综合核小体非结合区域，靠近TSS的功能相关的TF转录因子结合情况，以及miRNA启动子区域上顺式调控元件特征来识别miRNA转录调控机制。

主要分析内容

 

1.根据高通量数据分析miRNA启动子序列：为了注释pri-miRNA，根据Chip-chip或Chip-Seq数据分析核小体中H3K4me3和H3K9/14Ac，RNAPolIIyijiRANPolIII在miRNA上下游序列上的定位。通过算法整合核小体消除区域，高度进化保守区，CpG岛以及包含H3K4me3，H3K9/14Ac，RNAPII和RNAPIII区域所富集的转录因子顺式调控元件－TFMotif，预测miRNA的转录起始区域。miRNA启动子与RNAPII启动子的相似性分析(参见图例)；

• (A)miRNA启动子相对于成熟miRNA位置距离；
• (B)平均ＧＣ含量相对于TSS的空间分布；
• (C)进化保守相对于TSS的空间分布；
• (D)H3K4me3,H3K9/14A位于miRNATSS区域的状态。

2.EST/cDNATSS分析：通过EST和cDNA5’端序列分析，核实预测miRNA转录起始区域；3.在基因与编码成熟miRNA的序列３＇端周围区域上分析核小体占据的位置状态。因为和不具有转录活性基因相比，具有转录活性的基因３＇端具有较少的核小体结合信号；pre-miRNA附近核小体结合强度分布分析(参见图例-2)4.miRNA基因与host基因表达一致性分析，分析验证是否两者具有不同/相同的启动子调控序列。

 

MicroRNA(miRNA)是具有调控基因表达功能的非编码RNA，通常长度为~22nt，在基因表达的转录后调控水平发挥重要功能。成熟的miRNA是从较长的具有局部颈环解结构(stemloop-hairpin)的RNA序列加工而成。miRNA的生物产生机制途径最先发生与细胞核中的RNaseIII酶Drosha对pri-miRNA的颈环处碱基进行剪切，并生成~70-90bp的pre-miRNA发卡结构。pre-miRNA被转运至细胞质中，进一步由Dicer（RNaseIIIendonuclease）加工。Dicer识别双链RNA靠近颈环处的碱基并分离双链，产生两条单链，而其中一条链成为miRNA而互不的那条链则被降解。成熟miRNA序列一旦被释放生成，它将与mRNA的3’UTR的局部序列互补配对，并通过降解mRNA和抑制mRNA翻译而达到调控基因表达的目的。

miRNA是一类重要的基因表达调控因子，通常主要参与靶基因翻译的抑制过程，同时最近研究也表明miRNA在哺乳动物细胞系统中的主要功能是降低靶基因mRNA的水平。每种保守的哺乳动物的miRNA都调控着数百个不同的靶基因，显示出调控系统的复杂性和系统性。因此，miRNA现在被认为是与转录因子同样重要的调控细胞蛋白质成分的重要分子。同样的，miRNA基因也受到精确的转录调节，并与后续的靶基因作用形成跟完整和系统的分子作用网络。

 

 

 

图例. miRNA，siRNA, piRNA 调控网络示意图

miRNA-Seq测序技术服务

利用miRNA表达谱芯片或miRNA测序技术，BioGenius可以探索miRNA水平的调控机制。利用生物信息学分析方法，BioGenius可以鉴定样本差异表达的miRNA分子，miRNA的结构，探索miRNA靶基因对应结合调控机制规律。对于miRNA在疾病诊断中的分子标记物的鉴定与识别，BioGenius将采用强大准确的机器学习算法构建疾病（预后、诊断）模型。对于miRNA基因层面的讨论分析，BioGenius将对miRNA前体基因进行分析，包括前体基因的调控序列，启动子，甲基化调控，以及保守性特性。另外，我们也可以对miRNA之间形成的复杂的协同调控网络进行重构分析，即miRNA-miRNA网络；联通miRNA-靶基因调控网络，以及结合mRNA水平的顺式调控网络（cis-RNAregulatorynetwork），我们将还原重现复杂分子网络调控在疾病或正常细胞，组织中的作用。

另外，高通量NGS测序技术也可获取其他类型small RNA；“Biogenius”还可以分析有关piRNA, siRNA等研究方向的内容。