摘要
本论文涉及两部分内容：第一部分是基因重复之后，miRNA靶位点得/失的动态变化分析；第二部分是在蛋白相互作用网络中，检测miRNA靶基因在网络图中的分布，以分析miRNA在选择靶基因时是否有优先性。 在本研究中，我们通过miRNA靶位点在人的重复基因上的动态变化来研究miRNA介导的转录后调控网络的进化历程，发现miRNA靶位点在基因重复之后发生了剧烈而快速的得/失变化，直至重复基因只保留了很低程度的共享micrpRNA。总体上说，较单拷贝基因而言，重复基因由于负向进化压力减少了，衍生出了更多的miRNA靶位点，之后被纳入到几乎完全不同的miRNA-靶基因调控网络中。在果蝇的重复基因、拟南芥和水稻的全基因组加倍后留存下来的重复基因中，我们发现了类似的现象：即大多数的miRNA靶位点在基因重复之后均发生了快速地变化，这种转录后调控网络的剧烈变化在大规模和小规模基因重复之后都存在。通过统计分析，我们发现miRNA靶位点的变化基本符合Neo-funct ionizai ton的模型，那些在miRNA靶位点上显著地、非对称变化的重复基因在表达上有更高程度的歧化，在功能上主要参与代谢、基因表达调控等生命活动。 基因往往是通过与其它基因的相互作用来发挥功能的，比较单个基因而言，基因相互作用的网络图，更能体现生理过程的真实状态。为了检测miRNA在选择靶基因的时候是否有一定的优先性，我们选择人的蛋白相互作用网络，从拓扑结构的角度来观察miRNA靶基因在网络中的分布。Degree衡量一个蛋白在网络中与多少个蛋白有直接相互作用，反映了该蛋白在网络中的局部一维信息；between-ness在图论中是指网络中其它点之间的最短路径有多少经过该点，在蛋白相互作用网络中衡量网络中其它蛋白之间的间接相互作用有多少需要该蛋白的介导，反映了该蛋白在网络全局的三维结构信息。我们通过人和果蝇蛋白相互作用网络的拓扑结构分析，在多细胞/组织动物中对miRNA与蛋白相互作用网络中具有不同degree和between-ness的蛋白进行了关联分析，发现从基因功能的角度来讲， beteen-ness可以比degree提供更多的信息，如miRNA优先选择“瓶颈”基因为靶，between-ness高的基因发挥更加重要的生物功能、在更多的组织里表达而且表达的波动性更小等，最后我们对miRNA优先选择瓶颈基因为靶的可能的进化机制进行了探讨。
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