采用智能方法的可變剪接調控機制與相關疾病研究.pdf

1、可變剪接是調控基因表達的關鍵機制，它使得一種編碼蛋白質的基因可以產生多種轉錄變體，豐富了遺傳信息的應用，可變剪接的異常會導致遺傳疾病甚至癌癥的發(fā)生。本論文在分析可變剪接調控機制與相關疾病研究現(xiàn)狀以及存在的問題的基礎上，基于不同的數(shù)據源，設計不同的生物信息學方法對可變剪接調控機制與疾病的相關性進行分析和研究。研究主要從以下幾個方面進行：
　　 組織特異性可變剪接與疾病的研究。不同組織中特有的可變剪接模式稱為組織特異性可變剪接。論文

2、以睪丸及睪丸癌組織為研究對象，基于EST序列數(shù)據，設計了一種識別模型，在全轉錄組范圍內預測睪丸及睪丸癌組織特異性可變剪接事件，并進一步對這些識別出的剪接模式進行研究，分析這些剪接模式的核酸傾向性，染色體偏好性，以及與睪丸組織疾病之間的關系。利用所提出的方法，基于GeneBank中的dbEST數(shù)據庫，哺乳動物EST文庫，以及開放閱讀框文庫的數(shù)據，成功預測出具有睪丸及睪丸癌組織特異性的可變剪接模式。
　　 物種特異性可變剪接與疾病的

3、研究?？勺兗艚釉诓煌奈锓N中有著不同的剪接模式，其致病機理也有所不同。論文設計了一種研究物種特異性可變剪接與疾病相關性的生物信息學框架。從各個角度研究物種特異性可變剪接的特點。首先，對人類在小鼠和狗基因組中的保守性剪接模式進行識別，從而確定出具有物種特異性的剪接模式，然后對這些剪接模式進行多方面的分析研究，主要包括可變外顯子，可變剪接位點的保守性分析，剪接位點功能傾向性的分析，以及剪接位點的分布等。應用該生物信息學框架，成功預測了人類特

4、異性可變剪接的保守模式，并分析了這些模式的特點；應用Fisher檢驗方法，對人類具有物種特異性可變剪接的模式與相關疾病數(shù)據庫進行檢驗，結果表明，物種特異性可變剪接與疾病密切相關。
　　 RNA-蛋白質結合區(qū)域預測及其與疾病的相關性。RNA-蛋白質調控基因在后轉錄過程中的眾多關鍵過程。為研究RNA-蛋白質結合區(qū)域的特性及其與相關疾病之間的關系。論文提出一種基于HMM的預測方法，對SFRS1蛋白質的結合區(qū)域進行從頭預測。方法中考慮到

5、RNA二級結構對結合位點的影響，將序列信息與結構信息結合起來對建立的HMM進行訓練，應用訓練好的HMM對RNA-蛋白質結合位點進行預測；然后應用貝葉斯網絡對參與RNA-蛋白質結合區(qū)域的可變剪接事件進行預測，以盒式外顯子為例，預測參與剪接調控的盒式外顯子數(shù)目，方法中考慮到結合位點與剪接位點之間距離的遠近對結合位點有影響，在構建貝葉斯網絡時將距離因素考慮進來；最后對RNA-蛋白質結合區(qū)域的點突變與疾病數(shù)據庫進行搜索，找出二者之間的相關性。通

6、過對SFRS1蛋白質的結合序列的測試表明，HMM方法能準確預測出蛋白質結合RNA的區(qū)域，其準確率高于現(xiàn)有的預測方法。以盒式外顯子為例，成功預測出119個參與調控RNA-蛋白質結合區(qū)域可變剪接的盒式外顯子。進一步與疾病數(shù)據庫的研究發(fā)現(xiàn)：結合區(qū)域的異常與疾病密切相關。
　　 癌癥特異性可變剪接?？勺兗艚邮前┌Y表達的天然來源，某些特定剪接模式的改變與癌癥具有很強的相關性。論文基于外顯子芯片數(shù)據，對癌癥特異性剪接進行研究，首先，設計外顯

7、予芯片數(shù)據處理的方法，檢測剪接事件；然后建立一種癌癥特異性可變剪接模體表達水平的預測模型，預測出具有癌癥特異性的剪接事件；通過對結腸癌組織與正常結腸組織的實驗，發(fā)現(xiàn)許多具有結腸癌特異性的剪接變體，其中一些已經得到注釋與癌癥相關，大部分識別出的剪接變體影響細胞組織，細胞間質或者綜合信號，可能參與細胞遷移與入侵。結果表明，利用外顯子芯片技術，結合剪接模體表達水平預測模型對癌癥特異性剪接進行研究，不僅可以在基因組范圍內識別出不同的可變剪接變體