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miRBase tools for microRNA genomics

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D154–D158NucleicAcidsResearch,2008,Vol.36,DatabaseissuePublishedonline8November2007

doi:10.1093/nar/gkm952

miRBase:toolsformicroRNAgenomics

SamGriffiths-Jones1,*,HarpreetKaurSaini2,StijnvanDongen2andAntonJ.Enright2

1FacultyofLifeSciences,UniversityofManchester,MichaelSmithBuilding,OxfordRoad,Manchester,

M139PTand2TheWellcomeTrustSangerInstitute,WellcomeTrustGenomeCampus,Hinxton,

Cambridge,CB101SA,Hinxton,UK

ReceivedSeptember14,2007;RevisedOctober10,2007;AcceptedOctober16,2007

ABSTRACT

miRBaseisthecentralonlinerepositoryfor

microRNA(miRNA)nomenclature,sequencedata,

annotationandtargetprediction.Thecurrent

release(10.0)contains5071miRNAlocifrom58

species,expressing5922distinctmaturemiRNA

sequences:agrowthofover2000sequencesinthe

past2years.miRBaseprovidesarangeofdatato

facilitatestudiesofmiRNAgenomics:allmiRNAs

aremappedtotheirgenomiccoordinates.Clusters

ofmiRNAsequencesinthegenomearehighlighted,

andcanbedefinedandretrievedwithanyinter-

miRNAdistance.TheoverlapofmiRNAsequences

withannotatedtranscripts,bothprotein-andnon-

coding,aredescribed.Finally,graphicalviewsof

thelocationsofawiderangeofgenomicfeatures

inmodelorganismsallowforthefirsttimethe

predictionofthelikelyboundariesofmanymiRNA

primarytranscripts.miRBaseisavailableathttp://

microrna.sanger.ac.uk/.

INTRODUCTION

MicroRNAs(miRNAs)areshortRNAsequences

expressedfromlongertranscriptsencodedinanimal,

plantandvirusgenomes,andrecentlydiscoveredina

single-celledeukaryote(1,2).miRNAsregulatethe

expressionoftargetgenesbybindingtocomplemen-

tarysitesintheirtranscriptstocausetranslational

repressionortranscriptdegradation(3).Translational

repressionisthoughttobetheprimarymechanismfor

imperfecttargetduplexesinanimals,withtranscript

degradationthedominantmechanismforlargelyperfect

matchesfoundthroughoutplanttargettranscripts.

miRNAshavebeenimplicatedinprocessesand

pathwayssuchasdevelopment,cellproliferation,

apoptosis,metabolismandmorphogenesis,andindiseases

includingcancer(4,5).miRBaseistheprimaryrepositoryanddatabase

resourceformiRNAdata.Thedatabasehasthreemain

functions:

(i)miRBase::Registryprovidesaconfidentialservice

fortheindependentassignmentofnamestonovel

miRNAgenespriortotheirpublicationinpeer-

reviewedjournals.Over70publicationsdescribing

novelmiRNAgeneshavemadeuseofthisservice,

andregistrationisarequirementofmanyjournals.

(ii)miRBase::SequencesprovidesmiRNAsequencedata,

annotation,referencesandlinkstootherresourcesfor

allpublishedmiRNAs.Thedatabase(release10.0)

containsover5000sequencesfrom58species.

(iii)miRBase::Targetsprovidesanautomatedpipelinefor

thepredictionoftargetsforallpublishedanimal

miRNAs.Thecurrentreleaseofthedatabase(v5)

predictstargetsinover500000transcriptsfor

allmiRNAsin24species.Thetargetprediction

pipelineandalgorithmshavebeendescribedelsewhere

(6,7).

ThemiRNAnomenclatureschemehasbeenpresented

anddiscussedpreviously(6,8,9).NovelmiRNAsrequire

cloningorexpressionevidence,andshouldbesubmitted

onlyafteramanuscriptdescribingtheiridentification

isacceptedforpublication.Assignednamesshouldthen

beincorporatedintothefinalversionofthemanuscript

priortopublication.ObvioushomologuesofmiRNAs

validatedincloselyrelatedspeciesneednotbeexperi-

mentallyverifiedandmaybesubmittedatanytime.

Primaryfeaturesofthenomenclatureschemeare:

(i)ThemiRNAnamecontainsathreeorfourletter

speciesprefixandanumericsuffix(e.g.hsa-mir-212).

(ii)AmaturemiRNAsequencemaybepredictedto

beexpressedfrommorethanonehairpinprecursor

locus,denotedwithfurthernumericsuffixes

(e.g.dme-mir-6-1anddme-mir-6-2).

(iii)Relatedhairpinlociexpressingrelatedmature

miRNAsequenceshaveletteredsuffixes(e.g.

mmu-mir-181aandmmu-mir-181b).

*Towhomcorrespondenceshouldbeaddressed.Tel:+441612755673;Fax:+441612755082;Email:sam.griffiths-jones@manchester.ac.uk

ß2007TheAuthor(s)ThisisanOpenAccessarticledistributedunderthetermsoftheCreativeCommonsAttributionNon-CommercialLicense(http://creativecommons.org/licenses/by-nc/2.0/uk/)whichpermitsunrestrictednon-commercialuse,distribution,andreproductioninanymedium,providedtheoriginalworkisproperlycited. by guest on September 5, 2011nar.oxfordjournals.orgDownloaded from (iv)PlantmiRNAgenesaregivennamesoftheform

ath-MIR166a.Letteredsuffixesdescribedistinctloci

expressingallrelatedmaturemiRNAs;numeric

suffixesarenotused.

(v)ViralmiRNAnamesconventionallyrelatetothe

locusfromwhichthemiRNAderives(e.g.ebv-mir-

BART1fromtheEpsteinBarrvirusBARTlocus).

However,itisimportanttonotethatashortname

cannotalwaysencodecomplexinformationsuchas

orthologyandparalogyrelationships.Insomecases,the

shortnameisapragmaticchoicethatisthemost

consistentofconflictingrepresentationsofthesesequence

relationships.Whilethenamesprovideaguideoffamily

andfunction,theyshouldnotthereforeberelieduponto

conferanycomplexmeaning.Instead,dedicatedfieldsin

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miRNA数据分析专题

miRNA数据分析专题

miRNA数据分析专题

miRNA是一类长度在18到36bp的非编码RNA, 其功能属于转后后修饰调控，主要通过和mRNA的3’UTR区进行结合，结合区域称之为`seed`，当结合区域的序列完全配对时，诱导mRNA降解， 当只有部分序列配对时，抑制mRNA的翻译，从而发挥一个负调控的机制，本文整理了miRNA相关的资料。

首先是miRNA简介和先关的数据库

• microRNA简介

• miRNA命名规范

• mirbase数据库简介

• Rfam数据库简介

• RNAcentral:非编码RNA数据库

miRNA研究的核心内容是定量，差异和靶基因调控。定量包括了已知miRNA定量和预测新的miRNA

• 已知miRNA定量原理揭秘

• RNA二级结构表示法:Dot-Bracket notation

• RNAfold预测RNA的二级结构

• mirdeep2识别novel miRNA

差异分析和mRNA是一样的，这里不再赘述，miRNA靶基因相关的数据库如下

• miRTarBase:实验验证的miRNA靶基因数据库

• mirDIP:最全面的人类miRNA靶基因数据库

• miRWalk:综合型的miRNA靶基因数据库

• TargetScan:哺乳动物miRNA靶基因数据库

• miRDB:软件预测的哺乳动物miRNA靶基因数据库

• TarBase:有实验数据支持的miRNA靶基因数据库

• HMDD:miRNA相关疾病数据库

• TransmiR:转录因子和miRNA调控关系数据库

• miRcode:人类miRNA结合图谱数据库 • miRanda和mirSVR:预测miRNA结合位点的工具

通过miRNA与mRNA的调控关系，可以对差异miRNA对应的靶标mRNA进行富集分析

• miRPath:miRNA相关GO和KEGG功能分析

miRNA的调控机制，使得其参与到很多疾病的发生发展过程中

RNA数据分析网站和软件

RNA数据分析网站和软件

miRNA研究常见数据分析网站和软件

software and databases

芯片分析

image analysis:

Bzscan http://tagc.univ-mrs.fr/ComputationalBiology/bzscan/

ScanAlyze /EisenSoftware.htm

Spotfinder /spotfinder.html

statistical analysis:

Carmaweb https://carmaweb.genome.tugraz.at/

MMIA http://156.56.93.156/~MMIA/mmia_main.html

DChip https:///site/dchipsoft/downloading-dchip-software

Midas /midas.html

R/bioconductor /limma / /

.au/limma/

miRNA analysis

Annotation database:

MiRBase /

miRNA viewer /mirnaviewer/

miplant browser http://miplant.binf.ku.dk/

miRMaid /

miRNA Production site:

microSite http://www.microarray.fr:8080/merge/index?action=MISIT

miR sequence alignments:

MirAlign /miralign/

miR structure alignments:

MicroRNA简介

MicroRNA简介

基因。它们就像散落于天幕的星星一样，分散在人类的基因组中。而在这些基因间存在的大片大片的DNA 片段是不能编码蛋白质的，即“非编码序列”。由于功能不清，加州理工学院的大野·乾于1972年提出用“垃圾基因”的概念来形容它们。30亿个碱基对组成的DNA序列中，只有1%—2%编码蛋白。，其中的外显子，也就是能够制造蛋白质的编码序列.也就是说，在人类基因组中，有98%的信息是看似无用的“垃圾”。

非编码DNA（或称“垃圾DNA”），是指不包含制造蛋白质的指令，或是只能制造出无转译能力RNA的DNA序列。此类DNA在真核生物的基因组中占有大多数。远远超过编码基因，有很长的一段时间科学家们没有认为这些非编码的作用，垃圾”DNA还能通过合成调节性RNA发挥功能。这些RNA并不是为了合成蛋白质，但却在生命的舞台上扮演着不同的角色。迄今为止，细胞中的rRNA、tRNA、snRNA、asRNA、snoRNA、miRNA、piRNA都是非编码“垃圾”DNA合成的。它们参与到基因活化、基因沉默、基因印记、剂量补偿、蛋白合成与功能调节、代谢调控等众多生物学过程中。科学家们已经发现：“垃圾”DNA的功能之一就是调节基因的活动，如同一道指令一样，控制着基因。一些控制基因开和关的特殊蛋白(转录因子)能特异识别基因附近的非编码“垃圾”DNA，通过与它们相互作用参与基因的抑制与激活。科学家还发现，大多数基因的开启和关闭是由附近的“垃圾”DNA控制的。它们就像是基因的“分子”开关，调节基因的活动。例如，在酵母中，大约30%基因上游的非编码DNA在基因调控中发挥作用。在拥有更大基因组的哺乳动物中，虽然特殊的有功能的“垃圾”DNA的分布要比在酵母中分散，但却在编码蛋白序列的上下游区域内呈簇分布。

这部分的研究由于与疾病的相关性，因此收到科学家的瞩目。

这么少的基因耗费了如此大的基因组是不是太过于浪费啦？那么，在学术界和新闻媒体中广为流传的“基因的墓场”是真的吗？经过漫长岁月的进化，许多“垃圾DNA”序列被顽固地保留下来，这是不是在暗示它们有着不可或缺的功能？“垃圾”DNA对生物意味什么？海量“垃圾”的存在引发了科学家们浓厚的兴趣并重拾对“垃圾”序列的关注，也掀起了一场声势浩大的从垃圾中寻宝的浪潮。

miRNA 结合位点查找的具体方法及步骤

miRNA 结合位点查找的具体方法及步骤

miRNA 结合位点查找的具体方法及步骤

寻找基因的 3’UTR 和 miRNA 的碱基序列，最终预测 miRNA

与目标 mRNA 在 3’UTR 的结合位点，例如咱们在 starbase

看到如下结果：

划红线的结果是 miR34A-5P 与 BCL2 存在结合位点，有三个数据库预测到这种关系。

现在咱们用 RNA22Sites 这个网站也来寻找 miRNA 结合位点。

进入这个网站：

https:///rna22/Interactive

可以见到两个文本框，第一个是写 miRNA 的序列，miRNA 查找基因序列一般用 miRBase 查找，第二个文本框是写预测基因的 UTR 序列，一般 miRNA 结合在 mRNA 的 3’UTR 区，所以一般下面输的是某 mRNA 的 3’UTR 序列，直接进入

NCBI 里找。

现在咱们先用 miRBase 查找 miRNA 的序列。

进入网站：

/search.shtml

在文本框里输入

miRNA 的名字例如 hsa-miR-34a-5p, 点击提交，进入

点击进入下一页面

这个结果就能输入到第一个文本框里头

接下来到 NCBI 里找到 BCL2 的 3’UTR 区，进入 pubmed

点击 search 进入下一页

点击红色方框人源的 BCL2 进入下一页

找到这一页底下的 mRNA and Protein(s)，点击红色方框的

NM000633.2

找到 CDS(这是 Coding sequence 编码序列的意思)，点击它进入

上图深色的是编码区，深色上方的四百多个碱基是 5’UTR 区，深色下方所有碱基均为 3’UTR 区，咱们需要的是 FASTA 格式的碱基序列，所以先复制一小段 3’UTR 起始段，如 agtcaac，然后移动到此页上方找到

点击 FASTA, 进入下一页，用 CTRL+F，在小方框内输入

agtcaac 如下图