基于miRNA生源论的单类支持向量机miRNA预测方法研究

论文摘要

微RNA（microRNAs, miRNAs）是一类长度约为1729nt的由核苷酸组成的非编码单链小RNA分子,它们在植物、线虫以及人类细胞中都广泛存在,miRNA通过与mRNA互补结合,在后转录水平上抑制靶基因的表达以及降解mRNA,在基因的表达调控领域具有重要的作用。miRNA在基因调控方面的特异性和多样性和疾病的产生和发展密切相关,而miRNA对基因活性所起到的精确调控作用,使得它对基础生物制药的研究以及药物研发都提供了新的途径。因此,对于miRNA的深入研究具有重要的作用。至今为止已经发现了1500多种miRNA,有证据表明miRNA的数量远大于这些,真核生物（包括人类）中一半以上编码蛋白的基因的表达都受miRNA调控,而miRNA分子实际上也成为了基因调控网络中的核心成分。要想更深入的研究miRNA,关键在于miRNA的检测技术以及生物信息学算法的创新。目前在生物信息学中,大部前体miRNA的机器学习预测算法都是仅基于前体miRNA发夹环的结构信息的两类支持向量机（Two-class SVM）,这些方法的不足之处在于训练学习模型的时需要正数据集和负数据集。本文提出基于miRNA生源论的miRNA单类支持向量机（One-class SVM）预测算法——MirBio,该算法在特征提取方面提出新的思想,对miRNA及其前体在序列和结构上依据miRNA生源论,回归原始进化过程从miRNA初级转录物、miRNA前体以及成熟miRNA三各阶段提取特征信息,并使用单类支持向量机,即只使用正数据信息预测miRNA,不仅可以预测miRNA还可以预测前体miRNA,并得到了更准确率的预测结果。

论文目录

• 提要
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 小分子RNA
• 1.2.1 miRNA
• 1.2.2 siRNA
• 1.2.3 piRNA
• 第2章 MIRNA 的相关知识和原理
• 2.1 MIRNA
• 2.2 MIRNA 的特点
• 2.3 MIRNA 的生物形成机制
• 2.4 MIRNA 的作用机制
• 2.4.1 miRNA 翻译起始抑制机制
• 2.4.2 miRNA 翻译起始后抑制
• 2.4.3 miRNA 介导mRNA 衰减
• 2.4.4 miRNA 正调控和去抑制
• 2.5 MIRNA 的表达调控机制
• 2.6 MIRNA 与疾病
• 2.7 MIRNA 的获取和检测
• 2.7.1 基因克隆获取miRNA
• 2.7.2 miRNA 的生物信息学筛选方法
• 2.7.3 miRNA 的检测方法
• 第3章 生物信息学中MIRNA 预测算法
• 3.1 同源片段结构序列搜索比对算法
• 3.2 比较基因组学方法
• 3.3 机器学习方法
• 第4章 基于生源论的ONE-CLASS 支持向量机MIRNA 预测算法
• 4.1 实验数据
• 4.1.1 数据来源和数据选取
• 4.1.2 基于miRNA 生源论的miRNA 特征选择提取
• 4.2 基于ONE-CLASS SVM 的MIRNA 及其前体的预测算法
• 4.2.1 算法描述
• 4.2.2 单类支持向量机（one-class SVM）算法
• 4.2.3 one-class SVM 输入数据编码和归一化处理
• 4.3 实验数据和结果对比
• 第5章 总结和展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT