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生物信息学-miRNA

转录组的分类：

Noncoding RNA可分为负责Regulatory和housekeeping，housekeeping就是组织日常功能miRNA便是Regulatory RNA中的一种，长度18-22bp，具有短序列特异性，数量少于lncRNA，在相关物种中保守，20%-30%的miRNA可通过对non-coding RNA的靶向结合，达到调控编码蛋白质过程，从而调控制造蛋白质。

miRNA参与生命活动，RNAi（RNA interference）是miRNA的一种调节机制。与miRNA调控RNA相对应的便是siRNA的调控RNA的过程。

siRNA人根据已知的mRNA外源合成的non-coding RNA，它可以match到target mRNA，从而控制mRNA，对其进行切割降解。

而miRNA是内源产生的，它比较灵活，可以match到原本mismatch的mRNA上，从而抑制mRNA翻译。

动物中生成miRNA机制是在核内由pri-miRNA生成pre-miRNA，将pre-miRNA运至核外时，对miRNA利用两种酶进行切割并复制臂上miRNA。如下图

植物中生成miRNA机制是在核内由pri-miRNA生成pre-miRNA，再利用同一种酶对两臂进行切割，从而复制臂上miRNA，存在两个出核分支。如下图

Oncomirs是与肿瘤相关的miRNA，可作为疾病诊断的分子标准物。

eg：当该分子下降时提示某种癌症患者预后不好

Eg：当位于同一个分子通路中的两种miRNA变化相反时，提示某种癌症患者预后情况

常见的Databases有miRBase，PMRD和TargetScan等。其中，miRBase是最大的database。research时，可以通过cluster，expression或sequence判断未知核酸序列是否为miRNA。在查阅时，可查看改miRNA的树形发育图，如果是pri-miRNA则小写mir，pre-miRNA大写miR；

PMRD是plant microRNA database，TargetScan用于预测可能的靶基因，靶基因就是mRNA，也可以使用online resource查询某些miRNA的信息。

以miRNA-8485为例，说明证明新miRNA需要判断该序列有无茎环结构，长度是否符合标准，及加工体系的特点，证明出新miRNA后，可以分析其调控作用。

常用的寻找新miRNA的Software如下图所示：

预测新miRNA有以下两种原理：

原理一是non-sequencing，即直接在库中利用sequence找相似miRNA的片段，根据该片段序列对应的结构信息，推测该miRScan的结构，从而得到该未知miRNA的茎环结构、茎环范围、五连体、凸起和额外pair sequence的信息。

原理二是sequencing，即因为NGS的推广而出现的miRNA-seq，通过bioinformation来得到其表达谱，identify存在的miRNA或预测新的miRNA，最后预测target mRNA。现在普遍采用原理二。miRNA-seq如下图：

分析流程：

miRDeep用于发现新miRNA，可通过搜库找到match多的区域，在该区域中抽取sequence，这些sequence可用来预测二级结构，比如是否有茎环结构

在预测target mRNA方面，plant的预测结果更好，而animal 需要匹配seed regions，该区域大概有2-8pb，可利用自由能或G-U pairs, mismatches或gaps的限制性个数，或高保守区域得分来判定预测结果的可信度，经典target site如图所示：1.canonical的5’端；2.seed region；3.3’端，

预测miRNA target常用软件：

因为miRNA存在可变剪接体，所以有多种类型的miRNA。