miRNA 靶向預測軟體之 targetscan

TargetScan 基於序列互補原則，找到比對到靶 3'UTR 的保守性 8 mer、7 mer 或 6 mer 位點（seed match 序列），進一步根據熱力學穩定性篩選得到 miRNA 的靶。seed 序列配對主要考慮三種類型：7 mer-1a(miRNA 的第 2-7nt 與靶基因互補配對, 而且 UTR 上與 miRNA 1nt 互補配對的位置是 A）；7 mer-m8 (miRNA 2-8nt 與靶基因完全配對)；8 mer (miRNA 2-8nt 與靶基因完 全配對,而且 UTR 上與miRNA 1nt 互補配對的位置是  A)。

註：圖片來源於 https://www.jianshu.com/p/4ec17175256f

由於很多通過保守的 seed match 序列找到的 target 不一定具有功能，而且有很多與靶基因配對的不具備保守性的 seed match 區域也找到了一些有功能的 miRNA 靶位點。targetscan 考慮到這點提出了seed match周圍序列也會影響 miRNA 的靶功能，引入了 context score。主要包括如下幾部分：

Site Type 8 mer > 7 mer-m8 > 7 mer-1a；

3' pairing contribution：除了與 miRNA seed  區域配對，與 miRNA12-16nt 的配對也有可能對 miRNA target 的功能產生影響；

local AU contribution：AU rich  的區域更有可能有功能；

position contribution：miRNA  靶位點至少離終止密碼子15nt，且功能性 site 更可能位於 UTR 兩端而不是中間，中間往往存在複雜二級結構不利於靶位點結合。

考慮這些因素後，對於不具備保守性的 seed match 區域也可以計算相應的 context score。將保守和不保守區域的 context score 進行排序即得到 context score percentile。一般考慮 context score percentile > 90 為預測的可能具有功能的 miRNA 的靶。

step 1、首先需要準備兩個文件：miRNA 的 fa 序列以及 target 的 fa 序列文件。

step 2、將上述文件轉換為 targetscan 預測需要的格式。

其中 miRNA 的序列文件轉換為如下格式（任意一種均可）：

格式 1：包含四列，分別是：miRNA 家族、物種 ID、miRBase 的 ID、成熟的 miRNA 的序列。

格式 2：包含三列，分別是：miRBase 的 ID、成熟的 miRNA 的第一到第七位的序列、物種 ID。

target 的 fa 序列轉換為如下格式，即包含三列：ID、物種 ID、序列。

百邁客的結果文件命名為：targetscan.context.txt。其中標題各列的含義如下：

Gene ID：基於 ID

Species ID：物種 ID

Mirbase ID：miRbase 中 miRNA 的 ID

Site Type：配對類型（8mer、7 mer-m8、7 mer-1a）

UTR start：UTR 起始位置

UTR end：UTR  終止位置（起始和終止的長度大概是 6nt）

3' pairing contribution : 3' 端配對的貢獻值

local AU contribution : AU rich 區域的貢獻值

position contribution :  結合位點的貢獻值

context score ：考慮其他因素對靶基因預測的影響後計算得到的得分（累積加權後的得分）

context score percentile：排序後的得分

UTR region ：UTR 區域的序列

UTR-miRNA pairing ：miRNA  與 UTR 互補配對的區域

mature miRNA sequence ：成熟的 miRNA  序列

miRNA family：miRNA  家族

參考文獻：

Conserved Seed Pairing, Often Flanked by Adenosines, Indicates that Thousands of Human Genes are MicroRNA Targets