[发明专利]一种基于病毒基因组序列的微小核糖核酸基因从头预测控制方法

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，涉及一种微小核糖核酸（microRNA）基因预测控制方法。

背景技术

微小核糖核酸是长约21～24个核苷酸的单链核糖核酸，它能够通过与靶基因3'端非翻译区识别结合，抑制其信使核糖核酸（mRNA）的翻译，或降解靶信使核糖核酸。最近的研究证明，最新研究发现许多病毒自身编码了微小核糖核酸，这暗示了病毒也利用这种小分子来进行基因地调控与表达。

病毒微小核糖核酸产生过程与宿主细胞类似, 成熟体的微小核糖核酸大小和结构也与其他生物的一样。病毒微小核糖核酸基因首先在细胞核内由核糖核酸聚合酶Ⅱ或Ⅲ转录为初级转录，初级转录在核内被Ⅲ型核酸酶加工成长约70 个碱基的发夹状前体，然后发夹状前体在核转运因子的帮助下从核内转运到细胞质。推测核糖核酸病毒和痘病毒可能在胞质中直接转录出发夹状前体。胞质中的发夹状前体在胞质核酸酶的作用下被切割成配对的微小核糖核酸双螺旋分子，最后成熟的微小核糖核酸分子被解链, 单链的微小核糖核酸分子进入核糖蛋白复合体，与靶基因的互补配对，指导对靶基因mRNA进行切割或者翻译抑制。

病毒来源的微小核糖核酸被认为与病毒感染和宿主抗病毒免疫有关。目前，虽然已经对疱疹病毒属、多瘤病毒属和反转录病毒这三个不同病毒家族的病毒来源的微小核糖核酸进行了靶点的预测及其功能的研究，并取得了一定的成果，但是对于其他病毒属的微小核糖核酸的功能和作用机制仍然未知。随着分子生物学的深入和对微小核糖核酸研究的发展，其作为抗病毒基因治疗的候选药物具有良好的应用前景。

人类基因组已知报导大约包括1000个编码微小核糖核酸的基因。然而在病毒中的报导不多。这主要受限于微小核糖核酸的基因的鉴定方法。传统方法是采用克隆测序的方法，周期长，效率有限。

发明内容

为了克服已有的微小核糖核酸（microRNA）基因预测技术的周期长、效率较低、预测结果可靠性差的不足，本发明提供一种缩短周期、提高效率、预测结果更加可靠的基于病毒基因组序列的微小核糖核酸基因从头预测控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种基于病毒基因组序列的微小核糖核酸基因从头预测控制方法，所述预测控制方法包括以下步骤：

步骤一：获取病毒基因组序列；

步骤二：建立编码区序列数据库：通过将所有已知的编码蛋白的序列整理成数据库，并比对到病毒基因组序列上，获得基因组上的坐标位置；

步骤三：从基因组序列内去除编码区序列，获得基因间非编码序列和编码区的反义序列，建立非编码区序列数据库；

步骤四：提取非编码区序列的发卡环结构；

步骤五：利用核糖核酸二级结构折叠软件生成二级结构；

步骤六：计算二级结构自由能，筛选合格微小核糖核酸前体；

步骤七：预测微小核糖核酸成熟体序列。

作为优选的一种方案：所述预测控制方法还包括以下步骤：

步骤八：对步骤七得出的微小核糖核酸进行实验验证。

进一步，所述步骤四中，利用srnaloop程序从基因组内提取发卡结构，其具体过程为：病毒基因序列以300 个碱基为一个窗口，10个碱基递进扫描。Srnaloop程序将提取可能的发卡结构，并进行打分。最终筛选分值合格的发卡结构。其中，Srnaloop程序参照http://arep.med.harvard.edu/miRNA/pgmlicense.html。

再进一步，所述步骤五中，利用RNAfold软件进行前体折叠分析前体的二级结构，其具体过程为：利用RNA分子折叠的动力学原理，分别建立一系列二级结构模型，最终给出最小能量二级结构，并给出图像。软件下载网址：http://www.tbi.univie.ac.at/RNA/

更进一步，所述步骤五中，利用RNAeval计算二级结构自由能，其具体过程为：利用RNAfold软件给出的最小能量二级结构和图像，进行重新折叠和热力学参数优化，而后计算优化后的精确的二级结构自由能。RNAeval软件下载网址：http://www.tbi.univie.ac.at/RNA/。

所述步骤八中，进行northern blot实验验证。当然，也可以采用其他的验证方法。

本发明的技术构思为：根据病毒微小核糖核酸(microRNA)前体序列具有发卡环二级结构的特点，从病毒基因组序列出发，找到了一种可行的病毒微小核糖核酸基因的从头预测的生物信息学方法，可直接针对微小核糖核酸基因进行锁定，以便于进一步的生物学实验验证。