近年來，因診斷和治療方面的潛力巨大，microRNA（miRNA）研究正在快速增長(zhǎng)，這也帶動(dòng)了miRNA工具和服務(wù)市場(chǎng)的發(fā)展。據(jù)Frost & Sullivan公司預(yù)計(jì)，到2017年，miRNA市場(chǎng)的規(guī)模有望突破3億美元。

miRNA雖只有短短22個(gè)核苷酸，卻通過調(diào)控大量的靶基因，在基因表達(dá)中扮演了重要角色。研究發(fā)現(xiàn)，每個(gè)哺乳動(dòng)物miRNA可能調(diào)控了約200個(gè)靶基因。到目前為止，仍有許多miRNA的功能并不清楚，原因在于已經(jīng)確定的miRNA靶基因數(shù)量很少，而靶基因的預(yù)測(cè)和鑒定的難度又頗大。于是，科學(xué)家們也在利用各種生物信息學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)方法來尋找miRNA的靶基因。

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生物信息學(xué)方法

鑒定miRNA靶基因的zui常用方法是依賴計(jì)算機(jī)算法，如TargetScan、MiRanda和PicTar。它們預(yù)測(cè)miRNA種子區(qū)的結(jié)合。種子區(qū)（seed region）指的是miRNA上進(jìn)化zui為保守的片段，從第2個(gè)到第8個(gè)核苷酸，通常與mRNA 3’-UTR上的靶位點(diǎn)*互補(bǔ)。

每種算法都有自己*的一套規(guī)則，但主要遵循以下幾個(gè)基本原則：miRNA 與其靶位點(diǎn)的互補(bǔ)性；miRNA 靶位點(diǎn)在不同物種之間的保守性；miRNA-mRNA 雙鏈之間的熱穩(wěn)定性；miRNA 靶位點(diǎn)處不應(yīng)有復(fù)雜的二級(jí)結(jié)構(gòu)等。當(dāng)然，具體允許有多少個(gè)錯(cuò)配，哪里有錯(cuò)配，這就因算法而異了。

然而，這種搜索還是頗具挑戰(zhàn)性，因?yàn)閯?dòng)物miRNA:mRNA雙鏈往往含有錯(cuò)配、缺口或凸出，而且目前明確的miRNA靶基因并不多，在算法編寫過程中沒有足夠的樣本可以參考，因此，搜索并不時(shí)時(shí)奏效。不過，對(duì)于分值z(mì)ui高的匹配，后續(xù)實(shí)驗(yàn)的成功率還是挺高的。以下便是人們常用的miRNA靶點(diǎn)預(yù)測(cè)工具。

TargetScan

TargetScan（targetscan.org）由麻省理工學(xué)院的Benjamin Lewis等人在2003年開發(fā)，它通過搜索與每個(gè)miRNA的種子區(qū)匹配的保守位點(diǎn)而預(yù)測(cè)miRNA的靶基因。作為一個(gè)選項(xiàng)，非保守位點(diǎn)也可預(yù)測(cè)。與其他的目標(biāo)預(yù)測(cè)工具不同，TargetScan提供每個(gè)miRNA預(yù)測(cè)靶點(diǎn)的準(zhǔn)確排名。這些排名是基于進(jìn)化上保守的靶定概率（PCT得分）或抑制的預(yù)測(cè)效果（背景+得分）。

TargetScan目前包括TargetScanHuman、TargetScanMouse、TargetScanFish、TargetScanFly和TargetScanWorm，分別圍繞人、小鼠、斑馬魚、果蠅和線蟲的基因提供預(yù)測(cè)。目前的版本是TargetScan 6.2。

miRanda

miRanda（www.microrna。。ｏｒｇ/）是一個(gè)利用生物信息學(xué)對(duì) miRNA 靶基因進(jìn)行預(yù)測(cè)的軟件，由Sloan-Kettering紀(jì)念癌癥中心的Anton Enright等人在2003年設(shè)計(jì)開發(fā)，以C語言編寫。miRanda 對(duì) 3’-UTR 的篩選依據(jù)主要是從序列匹配、miRNA與mRNA雙鏈的熱穩(wěn)定性以及靶位點(diǎn)的保守性三個(gè)方面進(jìn)行分析。

PicTar

PicTar（pictar.mdc-berlin.de）則由紐約大學(xué)的Azra Krek等人在2005年開發(fā)。與大部分算法一樣，PicTar同樣強(qiáng)調(diào)種子區(qū)在靶位點(diǎn)識(shí)別及在轉(zhuǎn)錄后調(diào)控中的關(guān)鍵作用。不同的是，PicTar把種子序列分為“*匹配種子序列”和“不*匹配種子序列”，前者要求種子序列和靶基因*互補(bǔ)配對(duì)，后者在滿足 miRNA 與靶基因結(jié)合自由能不增加的前提下允許種子序列出現(xiàn)錯(cuò)配, 但不允許G:U配對(duì)。

有些研究人員會(huì)選擇用多個(gè)工具來預(yù)測(cè)miRNA的靶基因，并找出所預(yù)測(cè)的交集，但是每個(gè)軟件預(yù)測(cè)出來的靶基因都為數(shù)眾多，有些甚至有幾千個(gè)，怎么辦？笨辦法就是建個(gè)excel，輸入多個(gè)結(jié)果，查詢各個(gè)結(jié)果之間的重疊情況。這個(gè)方法很有效，但相當(dāng)費(fèi)時(shí)，這里推薦個(gè)工具miRWalk數(shù)據(jù)庫(kù)

實(shí)驗(yàn)方法

預(yù)測(cè)miRNA靶基因的算法雖然在不斷升級(jí)，但計(jì)算機(jī)模擬仍有一定的局限性，研究人員也希望通過實(shí)驗(yàn)方法來更直觀地尋找miRNA靶基因。這些年，人們開發(fā)出不少方法，或從mRNA或蛋白表達(dá)的變化入手來尋找靶基因，或者更直接，確定miRNA與mRNA之間的相互作用。而新技術(shù)（如NGS）的崛起，也為這一領(lǐng)域增添了新的活力。

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