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miRNA及其靶mRNA的相互作用在HIV疾病治疗中的应用

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摘要

第一章 引言

第一节 研究背景

一、相关的生物学背景知识

二、HIV病毒简介

第二节 本文的研究内容与意义

一、研究内容

二、研究意义

第二章 利用HuMiTar算法预测人类miRNA与HIV1-mRNA、HIV2-mRNA、SIV-mRNA的靶点

第一节 靶点预测算法介绍

一、靶点预测算法的基本思想

二、主要算法简介

三、本文选择HuMiTar算法的原因

第二节 利用HuMiTar算法寻找靶点

一、相关数据来源

二、主要预测过程

三、靶点预测算法主要结果

第三章 结论与展望

第一节 文章总结

第二节 后续工作展望

参考文献

致谢

个人简历

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摘要

microRNA（简称miRNA或miRs）是一类长约22个核苷酸的非编码RNA片段，在生物体发育与分化过程中起到重要作用。miRNA可以在翻译或者翻译后水平影响目标基因的表达，通过和靶基因的精确或者不精确互补配对进而降解mRNA或者抑制mRNA翻译成为蛋白质，从而达到抑制蛋白质的产生。预测miRNA靶点和寻找miRNA的潜在用途是当前生物信息学的研究热点，人们发现miRNA和多种疾病的产生有着密切的关系，比如癌症、艾滋病等。例如，Hariharan于2005年发现了人类miRNA对于抑制HIV的表达有作用。已经证实miRNA可以和病毒的3' LTR绑定，又由于环状病毒的3' LTR和5' LTR存在高度一致性，从而对HIV病毒来说，miRNA也可以同时绑定5'LTR。这或许可以成为新的治疗途径，即从分子水平出发，通过直接调节基因来调控病毒的复制过程。与传统的疫苗和药物治疗方法相比，利用miRNA的方法有三大优点:第一，对人体自身的副作用小;第二，人体内的miRNA既可以由人体诱导自发生成，也可以人工合成后注入人体。第三，由于HIV的3'LTR(5' LTR)在同一种类的不同亚型中有高度保守性，可以找到通用的广谱抑制剂，因此，此方法是潜在的基因治疗的研究方向。
　　 本文系统地介绍了HuMiTar靶点预测算法，创新性地利用该算法寻找人类miRNA中能与HIV1-mRNA、HIV2-mRNA、SIV-mRNA绑定且符合回溯条件的miRNA集合。不仅推举出可以绑定单一病毒的miRNA集合，并在此基础上寻找可以同时绑定HIV1-mRNA、HIV2-mRNA、SIV-mRNA的miRNA集合A。从该集合中选择2到3个miRNA的组合，就有足够强的能力对HIV1-mRNA、HIV2-mRNA、SIV-mRNA的所有亚型的抑制剂。但是每个从A中选出的miRNA都还会绑定许多人体的3'UTR，因而可能导致副作用。显然，那些与人类3'UTR绑定越多的miRNA，其潜在副作用机会就越大。为此需要选择A中那些与人体3' UTR绑定最少的miRNA。于是进一步通过HuMiTar预测A中每个元素与人类3' UTR集合的绑定数目m。从A中挑选那些m最小的miRNA来组成抑制HIV1-mRNA、HIV2-mRNA、SIV-mRNA组合，从而得到副作用最小的miRNA组合广谱抑制剂。该工作将为研究miRNA对艾滋病的治疗作用提供参考。

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