LncRNA-基因调控关系的生物信息学数据库构建及分析预测

发布时间：2017-09-23 10:15

  本文关键词：LncRNA-基因调控关系的生物信息学数据库构建及分析预测

  更多相关文章： 长非编码RNA 基因 表达调控 调控网络 数据库

【摘要】：作为生物大分子的新成员,长非编码RNA (lncRNA)在许多生物过程中发挥重要作用。随着lncRNA研究不断深入, lncRNA相关研究数据呈井喷之势。为了更好地利用这些信息,生物信息学数据库应运而生。现有数据库覆盖了lncRNA结构信息、表达信息以及相互作用信息,这些数据库在lncRNA相关研究中起到重要作用。此外,这些数据库还为利用机器学习方法进行lncRNA相关预测提供了数据集。随着研究不断深入,人们发现lncRNA在细胞功能调控中发挥重要作用。但是目前还没有系统收集lncRNA-基因调控关系的数据库,使得获取lncRNA调控信息十分不便。为了解决该问题,本文收集整理了实验验证的lncRNA-基因调控关系数据。具体而言,首先深入分析lncRNA-基因调控关系数据的特点,制定lncRNA-基因调控关系数据规范。通过摘要初筛以及全文分析,人工收集整理得到完整的lncRNA和基因调控关系信息。本文系统地整理了lncRNA功能研究领域的实验研究成果,为利用生物信息学方法预测lncRNA-基因调控关系提供了先验数据。为了存储这些lncRNA-基因调控关系信息,本文还建立了名为LncReg的生物信息学数据库(http://bioinformatics.ustc.edu.cn/lncreg/)。LncReg是专门设计用来存储调控关系信息的数据库,包含详细调控关系和调控机制等综合分类信息。与现有数据库相比,LncReg在数据结构方面更适合存储lncRNA-基因调控关系,在数据集方面包含更全面、详细的调控信息。基于LncReg收录的调控关系数据,本文重建了lncRNA-基因调控网络,并对该网络进行拓扑结构分析、基于KEGG信号通路的分析和基于Gene Ontology的功能分析等工作。拓扑结构分析表明lncRNA-基因调控网络符合典型生物网络特征,功能分析表明lncRN A-基因调控关系集中分布在细胞周期、组织发育以及疾病发生等之中。最后本文提出一种预测潜在lncRNA-基因调控关系的方法IRGP。该方法利用收集的lncRNA-基因调控关系数据集为基础,结合网络推断算法,通过资源配置过程预测潜在lncRNA-基因调控关系,在预测精度上较现有方法有了较大的提高。
【关键词】：长非编码RNA 基因 表达调控 调控网络 数据库
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q811.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 研究背景及意义11-13
• 1.2 研究现状与进展13-17
• 1.2.1 lncRNA功能研究现状13-14
• 1.2.2 lncRNA数据收集以及存储14-15
• 1.2.3 lncRNA相关预测15-17
• 1.3 本文内容结构安排17-19
• 第二章 基于实验技术的LncRNA-基因调控关系研究19-27
• 2.1 lncRNA功能研究技术路线19-21
• 2.2 lncRNA调控基因功能的机制21-24
• 2.2.1 lncRNA在转录水平调控基因表达22
• 2.2.2 lncRNA在转录后水平调控基因表达22
• 2.2.3 lnRNA在翻译水平调控基因表达22-23
• 2.2.4 lncRNA在转录后水平调控基因表达23-24
• 2.3 研究lncRNA-基因调控关系的方法24-27
• 2.3.1 检测基因表达量变化的方法24-25
• 2.3.2 研究非编码RNA和其他分子相互作用的方法25
• 2.3.3 高通量检测技术25-27
• 第三章 收集结构化lncRNA-基因调控关系数据27-35
• 3.1 结构化lncRNA-基因调控关系数据27-29
• 3.1.1 调控关系基本信息28
• 3.1.2 调控关系详细信息28-29
• 3.1.3 调控关系扩展信息29
• 3.1.4 基因功能信息29
• 3.2 获取lncRNA相关研究文献29-30
• 3.3 初筛30
• 3.4 文献全文分析得到调控关系数据集数据30-32
• 3.5 lncRNA-基因调控关系数据集优化32-35
• 第四章 生物信息学数据库LncReg构建35-45
• 4.1 数据存储35
• 4.2 LncReg开发35-37
• 4.3 LncReg布局以及使用37-42
• 4.3.1 网站整体布局和首页37
• 4.3.2 搜索功能和结果展示功能37-40
• 4.3.3 调控网络展示40-41
• 4.3.4 分类浏览功能、下载和数据提交功能41-42
• 4.4 LncReg的创新之处42-45
• 第五章 lncRNA-基因调控关系网络分析45-53
• 5.1 调控网络拓扑性质分析45-48
• 5.1.1 生物网络拓扑性质简介45
• 5.1.2 lncRNA-基因调控网络重建45-47
• 5.1.3 网络拓扑性质分析47-48
• 5.2 lncRNA调控基因功能分析48-53
• 5.2.1 信号通路和Gene Ontology简介48
• 5.2.2 利用DAVID进行分子功能分析的方法48-49
• 5.2.3 lncRNA调控基因功能分析结果49-53
• 第六章 lncRNA-基因调控关系预测53-63
• 6.1 lncRNA预测领域研究背景及现状53
• 6.2 生物网络预测算法53-55
• 6.2.1 基于随机游走的网络预测算法54
• 6.2.2 基于网络推断算法54-55
• 6.3 LRGP方法预测lncRNA-基因调控关系55-59
• 6.3.1 LEGP方法研究背景55-56
• 6.3.2 数据处理56
• 6.3.3 LRGP方法预测lncRNA和基因调控关系的过程56-59
• 6.4 LRGP方法预测lncRNA-基因调控关系性能分析及结果59-63
• 6.4.1 LRGP方法性能分析指标59-60
• 6.4.2 LRGP方法预测性能分析和结果60-63
• 第七章 总结和展望63-65
• 参考文献65-69
• 致谢69-71
• 在读期间发表的学术论文71

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