[发明专利]一种哺乳动物微小核糖核酸基因预测的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，涉及微小核糖核酸(microRNA)基因预测方面。

背景技术

本发明是一种哺乳动物微小核糖核酸基因预测方法。适用于微小核糖核酸的生物医学研究或基础生物学研究。

微小核糖核酸起源于内源性表达转录本，是长约21～24个核苷酸的单链核糖核酸，其典型特征是前体具有发卡结构。微小核糖核酸途径开始于一个微小核糖核酸基因的初始转录本。这个70～100个核苷酸的发卡环在核内被核糖核酸酶加工处理而最终成为前体。之后被核输出蛋白转运入胞质，接着被第二个核糖核酸酶在胞质内加工为21～24个核苷酸的成熟体微小核糖核酸。这个阶段的微小核糖核酸可以结合沉默复合体。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。微小核糖核酸在转录后水平调节基因的表达及其在细胞的增殖、分化、凋亡等过程中起着重要的调控作用。

目前研究认为微小核糖核酸在哺乳动物基因组中具有高度的保守性(一般只有1～2个碱基的区别)。最具有保守性的是let-7家族，它广泛存在于两侧对称的生物体中，其序列十分保守性。微小核糖核酸的保守性具有重要的生物学意义，提示在不同生物发育过程中，微小核糖核酸具有相同的调控机制，同时也为生物早期进化同源性提供了某种依据。利用高度保守性的特点可以从未知的基因组中预测出微小核糖核酸基因。

发明内容

本发明根据哺乳动物微小核糖核酸(microRNA)前体序列具有高度跨物种保守性的特点，从已知的微小核糖核酸序列出发，找到了一种可行的基于同源预测的微小核糖核酸基因鉴定的生物信息学方法，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。其实施步骤如下：

步骤一：获取已知哺乳动物的微小核糖核酸前体发卡环序列。

步骤二：获得待预测物种的基因组序列。

步骤三：利用局部比对，从基因组内寻找微小核糖核酸的同源序列。

步骤四：根据一定的标准筛选潜在的前体序列。具体标准：1)比对长度大于95％，碱基一致度大于80％；2)前体符合发卡环结构，茎部长度大于15个碱基，环部不存在多环现象；3)成熟体位置不存在突变碱基。

步骤五：利用核糖核酸(RNA)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。

步骤八：最终，对于感兴趣的微小核糖核酸，可以直接进行实验验证。

本发明根据哺乳动物微小核糖核酸(microRNA)前体序列具有高度跨物种保守性的特点，从已知的微小核糖核酸序列出发，找到了一种可行的基于同源预测的微小核糖核酸基因鉴定的生物信息学方法，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。

在创新性方面，其特征在于：我们的方法利用微小核糖核酸前体序列在哺乳动物中高度保守的特点，利用同源比对的方法预测微小核糖核酸基因。预测结果更加可靠，有利于从全基因组范围内挖掘微小核糖核酸基因。

附图说明

图1：本发明的基本流程图

图2：微小核糖核酸的前体二级结构以及成熟体序列的预测结果实例。

图3：利用RT-PCR(反转录聚合酶链式反应)技术对预测的微小核糖核酸基因进行验证的结果

具体实施方式：

下面以灵长类动物-猴子为实例，做进一步的说明。

步骤一：从NCBi(www.ncbi.nlm.nih.gov/)网站上获取已知哺乳动物的所有微小核糖核酸前体发卡环序列。

步骤二：从NCBi(www.ncbi.nlm.nih.gov/)网站上获得猴子的基因组序列。

步骤三：利用局部比对软件Blastn(http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/)，从基因组内寻找微小核糖核酸的同源序列。

步骤四：根据一定的标准筛选潜在的前体序列。具体标准：1)比对长度大于95％，碱基一致度大于80％；2)前体符合发卡环结构，茎部长度大于15个碱基，环部不存在多环现象；3)成熟体位置不存在突变碱基。

步骤五：利用RNAfold(http://www.tbi.univie.ac.at/RNA/)软件进行前体折叠，分析前体的二级结构。

步骤六：利用RNAeval(http://www.tbi.univie.ac.at/RNA/)计算二级结构自由能，筛选合格微小核糖核酸前体。