生物调控开关所处的位置和分布特点常常可以直接揭示其生物学功能,因此,获得准确的位置信息对生物学的功能研究至关重要。日前,西交利物浦大学和英国利物浦大学的研究团队研发出一种新的统计模型,有望解决与RNA修饰相关的RNA亚型归属模糊问题,推动对RNA修饰的分布和功能的解读。

该项研究成果于2020年11月发表于国际一流期刊《生物信息学》(Bioinformatics),论文的第一作者为西交利物浦大学数学科学系的博士研究生王悦。该论文描述了一个全新的统计模型MetaTX,用于解决RNA亚型归属模糊问题,并进一步估计某种RNA特征的整体分布规律。研究结果表明,MetaTX模型在模拟数据集上的性能显著优于现有方法,并在所有三个实际数据集上均获得了更合理的估计结果。

论文通讯作者、西交利物浦大学生物科学系的孟佳博士(下图)解释道,在RNA修饰研究中,了解RNA修饰的精确来源十分重要。但由于技术的限制,现有的RNA修饰测序技术只能取得RNA修饰在DNA上投影后的坐标。由于同一套DNA模板可以制造多种不同RNA亚型,单个DNA坐标其实对应着多个不同RNA亚型上的不同位置。只知道RNA修饰在DNA上的坐标,但不知道它具体分布在哪一个RNA亚型上,这就叫做RNA修饰的亚型归属模糊问题。

“我们早在2012年,也就是第一个RNA修饰测序技术发明的时候,就意识到这个问题的存在,但是这么多年过去了,一直没有见到可行的解决方案。”孟佳博士说。

“RNA修饰是发生在RNA上的,但你却只能得到它们在DNA模板上投影后的坐标,这意味着大量的信息缺失。”他说,“我们研究的目的就是弥补这种信息缺失,复原RNA修饰在RNA上的原始坐标。”

据了解,该项研究实现了两个较为重要的突破:首先,研究团队制定了一个量化框架来使得不同的RNA坐标之间具有可比性;第二,该研究假定RNA的特征是不均匀分布的——这也正是MetaTX模型的独特之处,因为已有的其他所有模型均假设该分布是均匀的。

孟佳博士表示,MetaTX的程序代码是开源的,供免费下载,科研人员可将其应用到RNA研究的不同领域。“这是一个普适性的统计框架,可被广泛应用于解决多类相关的归属模糊问题。”

RNA和DNA同属于核酸,是一切生命的基本组成部分,对RNA的深入了解有着深远的科学价值。

“在过去很长一段时间,DNA占据生物学领域内针对核酸的研究主流。但在近二十年间,催化性RNA和功能性非编码RNA的发现彻底改变了人们的看法,RNA研究已成为科学界发展最快、最活跃的领域之一。”他补充道。

值得一提的是,这已是孟佳博士带领的实验室今年第四次在生物信息学领域的顶级期刊发文解读RNA修饰的分布和功能。除本篇论文外,另有一篇(论文2)发表于《生物信息学》(Bioinformatics)、两篇(论文3论文4)发表于《核酸研究》(Nucleic Acids Research)。

(记者:Patricia Pieterse 翻译:韩香音 编辑:石露芸)


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