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北京生科院趙方慶團隊發表環形非編碼RNA識別新
瀏覽: 發布日期:2017-03-04

【亞洲流體網訊】環形RNA是一類豐富的、穩定的、保守的非編碼RNA分子,與線性RNA不同,它不具有5'末端帽子和3'末端ploy(A)尾巴、並以共價鍵形成環狀結構。真核生物基因組中包含大量非編碼RNA基因,計算RNA組學采用信息科學等多學科方法解析ncRNA的結構與功能。
2月28日,國際學術期刊Briefings in Bioinformatics 發表了中國科學院北京生命科學研究院趙方慶團隊題為Circular RNA identification based on multiple seed matching 的最新研究成果。因為目前在環形RNA識別方麵存在著假陽性率高、敏感度不夠等問題,該團隊研究並提出了全新的多重種子匹配算法及最大似然估計模型,可以精確識別環形RNA接頭序列,以顯著提升環形RNA的識別效率。
 
目前已有的環形RNA識別算法均基於對環形RNA接頭序列的查找,可分為基於注釋的算法以及從頭預測的算法。然而,由於真核生物轉錄的複雜性及環形RNA分子的特殊性,以上兩類識別算法均麵臨著靈敏度低、可靠性差、運算時間長或內存使用高等問題,其應用也因此受到限製。此外,對上述識別算法的評價體係卻仍主要依賴模擬數據,難以對相關算法在真實轉錄數據中的表現進行客觀衡量。
 
針對此現狀,趙方慶團隊提出基於多重種子匹配策略的算法,針對比對質量較低的基因組區域,按長度降序進行種子序列提取,並將之與前後側翼基因組區域進行快速匹配。同時,建立了最大似然估計模型,判斷該種子序列的真實來源,並排除來自線性轉錄本或剪接副產物的幹擾,從而極大提高了環形RNA分子識別的精度。該研究摒棄了偏差較大的模擬數據評測方法,采用 RNase R降解前後真實轉錄數據的比對體係,對10種已有算法進行全麵的評測比較。結果顯示該研究建立的方法在包含靈敏度與可靠性在內的綜合表現(F1得分)上具有明顯的優勢,其並行模式還可進一步提升運算速度及內存使用效率。該算法與此團隊開發的CIRI, CIRI-AS等分析工具(Genome Biology, 2015; Nature Communications, 2016)實現無縫銜接,將進一步促進環形RNA組成及功能等方麵的研究。
 
該工作由趙方慶課題組的研究生高遠和張金陽完成,得到了國家自然科學基金委和中科院的經費支持。


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