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小RNA引物设计软件及数据库开发取得新进展

发布时间:2018-10-10  作者:  浏览次数:

日前,国际生物信息学领域权威学术期刊《Bioinformatics》以“sRNAPrimerDB: Comprehensive primer design and search web service for small non-coding RNAs”为题在线发表了我校动科动医学院猪遗传育种团队的最新研究成果,文章报道了一款针对小分子非编码RNA的引物设计新型软件及数据库。

图1. sRNAPrimerDB网站用户界面

小RNA是近年来发现的一类能转录但不编码蛋白质且具有特定调控功能的RNA小分子,如miRNA、piRNA和siRNA等。小RNA的异常表达常会导致动植物的生理活动异常甚至疾病。临床上和动物育种领域中常将小RNA作为新型分子生物标志物。由于成熟体miRNA片段短小,同一家族成员间通常只有一两个碱基的差别,并且在细胞中可能会表达其前体分子,这些特征给miRNA的精准检测带来了干扰。目前小RNA的检测方法主要分为基于RT-PCR和探针杂交两种策略。成熟miRNA长度为18~25 nt,piRNA的长度为29~32 nt,siRNA长度仅为19~22 nt,这些小RNA与PCR引物长度相近。因此导致其引物设计较为困难,同时引物或探针也是决定小RNA表达检测方法灵敏度和特异性高低的关键。如何设计高质量的引物来进行实验检测是当前小RNA研究领域的一大挑战。

为了解决这一难题,我校猪遗传育种团队通过合作,开发了一款特异针对小RNA的引物或探针设计的新型软件sRNAPrimerDB。该软件通过使用多因素引物特异性评估系统评估引物;使用热力学参数而非简单的序列比对来评估引物二聚体和严格控制引物解链温度等措施来设计最佳引物对或探针。软件主要为目前主流的9种小RNA表达检测方法提供了一站式服务平台,如A. Liner poly(A)-tail RT-PCR,B. Liner S-poly(A)-tail RT-PCR,C. Stem-loop RT-PCR,D. Stem-loop poly(U)-tail RT-PCR,E. Stem-loop poly(A)-tail RT-PCR,F. Stem-loop S-poly(A)-tail RT-PCR,G. One-step sRNA RT-PCR,H. Double-Stem-loop LH-PCR和I. Northern blot or ISH等。其中方法E和F为该团队开发的新型小RNA检测方法(专利申请号为CN201610785072.0)。sRNAPrimerDB软件在读取用户输入的小RNA序列后,程序依据用户设定的小RNA检测方法,会设计出反转录引物、PCR引物对或探针等,软件运行速度快,操作简单。其次,sRNAPrimerDB网站还提供有分别针对miRNA和piRNA的多达531,306、2,941,669条引物或探针数据集供用户查询和下载。该网站还提供有不同小RNA检测方法详细的实验步骤供用户参考。目前该团队开发的相关软件已获得了2项软件著作权登记证书(2015SR095326和2015SR184550)。

据悉,sRNAPrimerDB网站的开发,为高效、精准、快捷和低成本检测小RNA表达提供了一站式服务平台。截至发文,已有来自全球33个国家共5700余位访客浏览或使用了该网站,其免费访问网址为:http://www.srnaprimerdb.com。动科动医学院副教授谢胜松,生物信息学院硕士研究生朱沁,艾吉泰康生物科技(北京)有限公司屈武斌研究员依次为本论文的共同第一作者,动科动医学院赵书红教授和信息学院副教授方亚平为本文的共同通讯作者。该研究工作得到转基因生物新品种培育重大专项、国家重点研发计划干细胞及转化研究重点专项和国家自然科学基金等项目的资助。

审核人:谢胜松

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