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中国科学技术大学学报 2023年第9期53卷 39-50,66,67页

作者：张可维单革陈亮中国科学技术大学附属第一医院检验科中国科学院天然免疫与慢性疾病重点实验室中国科学技术大学生命科学与医学部基础医学院安徽合肥230027

环状rna(circrna)是具有共价闭合的环状结构的rna,其中有些circrna具有翻译能力。然而,调节circrna翻译效率的方法及其应用仍需我们进一步探索。本文利用T7 rna聚合酶和优化的PIE方法,转录形成含有CVB3 IRES翻译起始元件和荧光素酶蛋白... 详细信息

环状rna(circrna)是具有共价闭合的环状结构的rna,其中有些circrna具有翻译能力。然而,调节circrna翻译效率的方法及其应用仍需我们进一步探索。本文利用T7 rna聚合酶和优化的PIE方法,转录形成含有CVB3 IRES翻译起始元件和荧光素酶蛋白编码序列的rna,并在体外环化形成环状rna。我们将环状rna转染到细胞中,并成功翻译成具有活性的荧光素酶。在荧光素酶编码序列两侧插入mirna结合位点显著降低了circrna的翻译效率。随后萤火虫荧光素酶编码序列中的mirna结合位点的同义突变导致体外合成的circrna翻译效率增加。我们还证明了特定mirna结合位点的突变也可以增强合成circrna的翻译效率。进一步的体内实验通过生物发光成像表明,mirna结合位点的同义突变促进了体外合成circrna在体内的翻译。本研究表明,调节circrna内的mirna结合位点影响了circrna的翻译效率,这有望作为未来临床成像应用的多功能工具。

关键词：环状rna 环状rna翻译体外环化微小rna 环状rna应用

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基于深度学习的rna成环能力及环状rna编码预测

基于深度学习的RNA成环能力及环状RNA编码预测

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作者：谭超俊东南大学

学位级别：硕士

环状rna(circular rna,circ rna)是一种首尾以共价键作用形成闭合环形结构的内源性rna分子,在生物体内通过多种途径发挥其独特的作用。目前识别环状rna的策略主要分为两大类:一类是基于高通量测序数据,另一类是基于序列特征计算预测。... 详细信息

环状rna(circular rna,circ rna)是一种首尾以共价键作用形成闭合环形结构的内源性rna分子,在生物体内通过多种途径发挥其独特的作用。目前识别环状rna的策略主要分为两大类:一类是基于高通量测序数据,另一类是基于序列特征计算预测。基于这两类策略开发的环状rna识别工具在性能上各有优劣。为此,通过分析这些工具的特点,归纳文献中出现的影响环状rna形成的因素,利用卷积神经网络提取序列的高阶抽象特征,进行特征融合,通过机器学习算法,构建了一种基于序列特征识别的分类模型(circ Pred),用于识别环状rna。通过比较几种常用的模型和工具,结果表明circ Pred能很好地区分环状rna和线性编码rna。在此基础上,本文进一步探究了环状rna形成机制的一些特征。环状rna一开始被认为是非编码rna,随着研究的深入,发现其具有一定的翻译能力,而且其翻译产物有重要的生物学功能。但是,目前评估rna翻译能力的工具绝大部分是基于线性转录本开发的,没有考虑环状rna的特殊结构对识别算法性能的影响;而现有两种专门识别环状rna翻译能力的工具(Circ Pro和Circ Code)都需要Ribo-Seq实验数据,不易直接使用;另外现有可翻译环状rna的样本量少,在常规机器学习算法训练中容易造成欠拟合现象。鉴于以上问题,在本工作中采用了半监督学习模型——三体训练(Tri-training)算法来研究环状rna的编码能力,并对该方法进行改进,开发了一款专门用于识别环状rna翻译潜能的工具,并以此来探究环状rna翻译机制的特性。综上所述,本论文获得的主要结果包括:(1)提出了一种基于融合传统特征提取方法和基于深度学习的高阶特征自动提取方法的计算框架(circ Pred),能有效区分环状rna和线性编码rna;探究了序列组成特征、剪接信号、ALU重复序列和A-to-I rna编辑在环状rna和线性编码rna的分布特点和差异;通过序列基序分析,发现其中一些基序可能参与了环状rna的形成过程。(2)改进了三体训练半监督方法,在传统序列编码特征基础上利用小样本数据来鉴定环状rna的可编码能力;对特征重要性进行分析,发现传统的序列编码特征也可以用来识别环状rna的翻译能力;进一步分析GC含量、IRES元件和mA甲基化修饰位点在正负样本的序列和不同区域(ORF和非ORF)上的分布,发现这些特征表现出明显的差别。

关键词：环状rna rna环化环状rna翻译支持向量机卷积神经网络三体训练

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