miRNASNP-v3数据库构建及miRNA相关变异的系统分析

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MicroRNA(miRNA)作为生命活动中重要的基因表达调控因子,在生命体的生长发育和疾病发生发展中发挥重要作用。在人类基因组中,miRNA通过序列匹配靶向结合m RNA上3’UTR区域的特定位点进而抑制m RNA的翻译或者直接诱导m RNA的降解。不同人群的基因组中存在大量的单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphism,SNP)。发生在miRNA及其结合位点上的SNP可能影响miRNA的生成以及其与3’UTR(Untranslated Region,UTR)上靶位点的结合,使miRNA调控功能发生异常,进而影响个体表型。因此,系统研究miRNA相关的SNP及其对miRNA表达和功能的影响对挖掘重要的变异位点有重要意义。本课题整合了多个数据库中miRNA相关变异数据,分析其对miRNA结构和功能的影响,并结合疾病信息、miRNA靶点实验验证信息、miRNA和m RNA的表达量、药物敏感性数据等,对miRNASNP数据库进行更新升级,构建了一个miRNA相关变异的综合资源数据库——miRNASNP-v3。本次课题对miRNA相关变异进行了系统分析,收集了来自db SNP,COSMIC,Clin Var的SNP和疾病相关变异数据,用靶点预测工具预测miRNA候选靶位点,结合两种预测工具——Target Scan和mi Rmap的预测结果,计算出每个位于miRNA种子区域和基因3’UTR上的变异对miRNA造成的靶点的缺失和获得,并进一步对丢失/获得的靶基因集进行功能富集分析。最终,本次课题得到位于miRNA种子区域的6,838个变异和位于基因3’UTR区域的7,381,493个变异,这些变异造成了50,308,793对miRNA-靶基因的靶向关系的获得和50,812,149对靶向关系的丢失。位于miRNA种子区域的变异中有6.9%(472/6,838)/7.3%(502/6,838)的变异造成的对应miRNA获得/丢失的靶基因集能显著富集到相关通路。用RNAfold预测pre-miRNA的二级结构和最小自由能,分析了位于pre-miRNA上的51,538个变异对pre-miRNA结构的影响,结果显示21,458个变异提高了pre-miRNA结构的稳定性,3,946个变异降低了pre-miRNA的稳定性,从而影响成熟miRNA的生成。此外,本次课题整合了505,417个疾病相关变异与超过4000种性状/表型的相互关系,1,027,355组实验验证的miRNA与其靶位点的相互作用,以及70,126对药物-miRNA数据,其药物敏感性与miRNA表达量相关性较强。基于以上数据,我们将miRNASNP数据库更新升级到第三版本,miRNASNPv3中收录了人类基因组中的1,897条pre-miRNA(2,630条成熟miRNA)和18,152个基因的3’UTR上的7,161,741个SNPs以及505,417个疾病相关变异(Diseaserelated variation,DRV)及其相关注释信息。miRNASNP-v3为用户提供了一站式miRNA相关变异查询和分析平台,其功能包括:(1)研究位于miRNA及其靶位点上的变异对miRNA靶向功能的影响;(2)研究位于pre-miRNA上的变异对其二级结构的影响;(3)浏览miRNA及其相关变异与疾病和表型的关系;(4)浏览miRNA获得/丢失靶基因集的功能富集结果;(5)浏览miRNA和m RNA的表达量数据及其相关性,miRNA预测工具的打分结果及其是否有相关的实验验证数据,以帮助用户判断miRNA靶点的可信度;(6)浏览miRNA表达量与药物敏感性的相关性;(7)使用网站上的在线工具预测新的miRNA相关变异对miRNA结构和功能的影响。miRNASNP-v3在线网站:http://bioinfo.life.hust.edu.cn/miRNASNP/#!。综上所述,miRNASNP-v3收集整合了来自多个平台的最新的数据,构建了用户友好的网站界面和在线工具,为研究和挖掘重要miRNA及其相关变异,分析其致病机理提供了宝贵资源。
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