Combinatorial approach for MicroRNA Prediction using small RNA Sequencing.

1. Combinatorial approach for MicroRNA Prediction using small RNA Sequencing. 組員：陳俊一、朱逸軒指導教授：黃耀廷 實驗目的: 生物RNA中有一種叫做MicroRNA，轉錄出來後會摺疊成類似髮夾狀的pre-miRNA。希望將small RNA Sequencing 定序的結果在Assembly之後透過演算法預測可能的pre-miRNA結構。最後比較實際結構情況篩選可能的結果。 • Method • Introduction Assembly Micro RNA 我們將Small RNA Sequencing完的MicroRNA片段資料 利用Assembly軟體SOAPdenovo組合成更長的序列。 之後將Assembly完的序列依照長度篩選出來(Micro RNA Precursor 長度約在70~90個核苷酸左右)，這些篩選出的 序列會在下個階段預測pre-MiRNA結構。 loop stem Structure prediction Micro RNA為一種non-coding RNA會抑制mRNA的轉譯。 Micro RNA 從DNA轉錄出來後會摺疊為較為穩定的類似 髮夾狀結構稱為pre-MiRNA。圖中AUCG分別代表不同 的核苷酸，其中AU與CG會形成base-pair。 這階段pre-MiRNA的預測演算法是基於Nussinov Algorithm 再觀察實際上的結構情形修改而成。 Score Function: 把不同的情形更詳盡的配置不同的分數 減少最佳路徑可能的結果。 GU Base-Pair: 原本演算法只考慮AU及CG兩種base-pair 但實際狀況雖然不多但的確會有GUbase-pair產生。 Loop Size:pre-MiRNA前端的loop大小會影響整體結構 的穩定性，這裡根據Free energy的計算結果定義loop 的最小值。 Continuous Base-Pair Reward:如果Base-Pair能緊密連續 在一起能提升整體結構穩定度，所以透過額外加分 機制使最後預測結果讓Base-Pair能連續在一起。 Small RNA Sequencing Small RNA Sequencing 是NGS(Next Generation Sequecing) 的一種應用，用於定序RNA片段的核苷酸排列順序。大略 分為以下步驟。 將RNA從生物樣本中分離出來 • Result 利用凝膠電泳的方式將17~25nt的片段分離出來 此表為根據structure prediction於正確pre-MiRNA序列上 預測結果制定的最低門檻篩選的序列。(僅列部分) 用Polymerase Chain Reaction放大分離出來的序列 透過Next Generation Sequecing定出核甘酸序列 最後結果為RNA片段上核苷酸的排列情形 每列為contig經過structureprediction的結果 Length: pre-MiRNA長度 Base-Pair N:pre-MiRNA所形成base-pair數量 Loop Size: pre-MiRNA前端Loop長度 Rate:pre-MiRNA扣掉Loop之後剩餘部分形成Base-Pair的比率 例如:UGACAGAAGAGAGUGAGCAC Sequence Assembly NGS定序結果通常為較破碎的RNA片段稱為read，如果read 間有相似的序列則可以將read合成為各長的片段稱為contig • Reference 例如: AUGGCAUU與 CAUUGGCA 有相同的片段CAUU 可以合成contig AUGGCAUGGCA [1] SOAPdenovo: http://soap.genomics.org.cn/about.html [2] Nussinov,R.etal.(1978) Algorithms for loop matching. SIAM J. Appl. Math.,35,68–82.