基于水稻基因组数据的mircorna自由能性质研究

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1、中山大学硕士学位论文基于水稻基因组数据的MircoRNA自由能性质研究姓名：张静申请学位级别：硕士专业：生物化学与分子生物学指导教师：施苏华;符云新20060609摘要仅仅在十几年前才发现的一类新的小分子RNA--microRNA，现在已被认为是真核细胞中的主要调控基因。目前人们已经从动植物以及病毒中发现了上百种microRNA。它通过与其目标mRNA分子的互补匹配导致该mRNA分子的翻译受到抑制，这些靶基因大多为参与动植物发育的转录因子。本文引入了一种研究microRNA的新思路，即利用计算机方法模拟microRNA序列的突变并

2、研究比较其变异后的自由能与原始序列的自由能，从而得到microRNA的能量特性。基于这一思路，本研究提出了一种利用构建自由能变化值(deltaE)与发生突变后引起自由能增加的位点所占的比例(p值)来研究microRNA的性质的方法。而这些性质可以帮助我们进一步缩小microRNA候选序列的范围。本文以栽培稻(Oryzasativas．japonica)的178条microRNA序列为例，利用本研究所发展的方法模拟了这些序列中每一位点发生随机突变后的序列，并根据这些变异序列的自由能构建变量dekaE与P值。然后通过不同的算法对比原始

3、序列的P值与变异序列的P值，利用统计学原理，发现了栽培稻microRNA自由能变化的一个特殊性质，即大多数miRNA的P值较inverse算法(产生二级结构和miNRA相同的随机序列)和shuffling算法(产生序列组成和miRNA相同的随机序列)模拟产生的随机序列要高，且P值分布聚合程度高，集中在一个特征区间内，这暗示在随机情形下绝大多数的miRNA的位点在突变后的结果将导致其自由能升高。但是我们利用野生稻与栽培稻的基因组数据，研究实际发生的突变后却发现，大多数的存在的突变将导致自由能降低，由此推断那些引起自由能升高的突变将受

4、到负选择的作用而无法在群体中固定下来。而已有的研究指出miRNA的结构具有鲁棒。]生(robustness)，即miRNA突变后二级结构的变化不大，此性质也有可能使得miRNA最终由于不受负选择的作用而在漫长的进化过程中丢失，但是事实证明大多数miRNA的结构和序列都是很保守的，我们的研究指出miRNA不单具有结构的鲁棒性还具有能量的易变性，正是这两种因素的相互结抗作用，才使得microRNA如此保守。本研究还给出了栽培稻序列在两种算法下的P值的特征区间，此可以作为预测栽培稻miRNA的参考。而T且尝试将这两个P值的估计特征区间应

5、用在拟南芥microRNA的预测中。在3660个候选序列中分别筛选出了323个和187个符合条件的序列。而这3660个候选序列中已经被确定为microRNA的133条序列，有18条在符合条件的序列中，另外的115条不在范围中。可见P值的特征区问可能会由于物种的不同而不同。关键词：mircoRNA，突变，位点，自由能，P值AbstractDiscoveredjustoveradecadeago，microRNAisnowrecognizedasoneofthemajorregulatorygenefamiliesineukaryot

6、iccells．HundredsofmiRNAshavebeenfoundinanimals，plantsandviruses．Throughspecificbase—pairingwithmRNAs，thesetinyw22一ntRNAsinducemRNAdegradationortranslationalrepression，orboth．TheycancomplementtohomologousmRNAandtheninterferetheexpressionoftheirtargetgenes．Itwasfoundtha

7、tmosttargetgenesaretranscriptionfactorsinvolvedinplantandanimaldevelopment．ThisthesisintroducesanewmethodologytoanalyzemicroRNA，usingcomputationalapproachtosimlatethemutationsofmicroRNAsequencesandfinallydiscoveroneofmicroRNA’Sattributesbycomparingandanalyzingthefleee

8、nergyofthemutationsequencesandtheoriginalsequences．Twovarialbleswereintroducedinthisstudy．OnenamesdeltaE，representingthechan