基于功能相似性优化并识别人类复杂疾病相关microRNAs

来源 :哈尔滨医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mutaozhang
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MicroRNA作为一类小的非编码RNA,在人类复杂疾病相关的各个生物学过程中发挥着重要的调控作用,尤其是在癌症研究中,一些重要的miRNAs发挥着致癌或者抑癌的作用。因此识别疾病易感的miRNAs,对于疾病诊断,治疗和预后以及病理机制研究具有重大的意义。现有的一些研究疾病相关miRNAs方法,包括基于试验和基于计算的方法都取得了重大的进步。在此我们给出一种全新的从功能层面出发的计算方法,通过比较疾病基因和miRNAs靶基因之间的功能一致性,系统地分析和识别人类复杂疾病相关的miRNAs功能。  我们利用Gene Ontology上的注释信息,构建功能一致性打分算法。利用最优的Lin’s语义相似性算法计算疾病基因集合显著富集到的功能节点集合与miRNAs靶基因显著富集到的功能节点集合之间的语义相似性,从而作为疾病与miRNAs之间的功能一致性得分,得分越高代表疾病与miRNAs关联越紧密。  功能一致性算法成功地识别了11种人类常见癌症的已知癌症miRNAs,得到的敏感性与特异性ROC曲线从71.15%到96.36%。与微阵列表达谱试验相比,功能一致性算法具有更高的敏感性,可以明显的识别那些具有微效差异表达机制的疾病miRNAs,如结肠直肠癌相关的hsa-mir-27a。并可以识别未知的疾病miRNAs,如利用qRT-PCR试验证明功能一致性得分较高的hsa-mir-27a/b在甲状腺癌中显著差异表达。为了使用户更方便的利用功能一致性算法,我们构建了可以免费访问的癌症miRNAs优化平台CMP(http://bioinfo.hrbmu.edu.cn/CMP.)另外从GAD数据库筛选得到367个人类复杂疾病,并与772个候选miRNAs计算功能一致性得分,对这些功能一致性得分进行100次随机扰动筛选后,被用于构建人类复杂疾病-miRNAs系统功能网络。分析网络拓扑性质并可以从中挖掘得到疾病-miRNAs功能调控模块,这些模块对于分析疾病之间功能关联和miRNAs之间级联反应,以及寻找疾病发生发展过程中的小分子调控功能具有显著意义。  功能一致性得分算法可以有效地优化和识别人类复杂疾病相关miRNAs,对分析疾病生物学机理,疾病诊断和生物学靶点治疗具有重要的意义。
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