疾病相关的miRNA数据库的构建及miRNA的预测方法

摘要

microRNA（miRNA，微小RNA）是近年来新发现的一类非编码RNA，它在诸多重要生命过程中起着关键的调控作用，人们对其在疾病的诊断和治疗等方面的应用前景寄予厚望。microRNA的研究是涉及计算机技术、生物信息学、智能计算等领域的跨学科前沿方向之一，正引起学者们的广泛关注。本文在分析了有关疾病相关的microRNA文献的基础上，着重探讨了microRNA与疾病的关系，完成了相关的特征数据库管理系统的开发及microRNA的预测方法研究。主要完成的工作如下：　　首先，由于研究microRNA与癌症之间的关系需要大量的数据，而这些数据的类型不一、关系复杂，尤其是数据的冗余性、不一致性等问题、不利于后续的研究工作。因此，针对癌症相关的microRNA生物数据，特别是对癌症具有重要调控作用的microRNA进行了研究。在分析有关microRNA与疾病文献资料的基础上，从已有的文献中获得并整理出已知疾病与microRNA关联的信息，例如microRNA名字、基因表现型、疾病类型、microRNA在疾病中的调控作用信息等。　　然后，将整理完成后的数据按照一定的格式进行规范化处理，使其必须包含microRNA与疾病的各自的信息以及二者之间存在的关系。为了便于对这些数据进行存储、浏览、查询、提取和分析等，在Visual Studio.NET 2008平台下建立了疾病相关的microRNA特征数据库与查询网站HMMD，并利用疾病相关的microRNA数据库HMMD分析了microRNA对癌症的调控情况。HMMD特征数据库的建立力求为相关研究人员提供一个疾病相关miRNA数据的查询方式，方便后续对癌症等特征数据的研究。　　最后，在HMMD数据库收录的数据信息的基础上来预测microRNA。本文通过对microRNA前体pre-miRNA特征向量提取进行改进，建立了训练和测试样本集，并对数据进行了预处理，通过仿真实验建立了pre-predict模型，实验验证结果显示，预测正确率达到了94.3％。

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第一章 绪论

§1-1 研究背景及意义

§1-2 国内外研究现状

§1-3 生物信息学概述

§1-4 本文的组织结构

第二章 microRNA相关知识及原理

§2-1 microRNA的发现及命名

§2-2 miRNA的特点

§2-3 miRNA的形成过程

§2-4 miRNA的作用机制

§2-5 miRNA与疾病

§2-6 microRNA与siRNA

§2-7 pre-miRNA前体生物特征

§2-8 本章小结

第三章 疾病相关的miRNA数据库的建立

§3-1 引言

§3-2 HMMD数据库

§3-3 HMMD系统设计和功能模块的实现

§3-4 基于HMMD的数据分析

§3-5 本章小结

第四章 基于支持向量机的miRNA预测方法

§4-1 机器学习与支持向量机

§4-2 生物信息预测方法

§4-3 实验数据来源和特征向量的提取

§4-4 实验过程与结果分析

§4-5 本章小结

第五章 总结与展望

§5-1 总结

§5-2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间所取得的相关科研成果