32 9

Proje Grubu: EEEAG Sayfa Sayısı: 24 Proje No: 120E042 Proje Bitiş Tarihi: 15.04.2021 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 10-01-2022

RNA İkincil Yapılarının Çok Boyutlu Gösterimi ve Pre-Mirna Tespiti Için Uygulamaları

Öz:
MikroRNA'lar (miRNA'lar), transkripsiyon sonrası gen ekspresyonu düzenleyicileridir. Bir miRNA yüzlerce haberci RNA'yı (mRNA'lar) hedefleyebildiği gibi, bir mRNA farklı miRNA'lar tarafından hedeflenebilir, üstelik tek bir miRNA bir mRNA sekansında çeşitli bağlanma bölgelerine sahip olabilir. Bu nedenle miRNA'ları deneysel olarak araştırmak oldukça karmaşıktır. Bu tür zorlukları aşabilmek için makine öğrenimi (ML) sıklıkla kullanılmaktadır. ML analizinin temel kısımları büyük ölçüde giriş verilerinin kalitesine ve verileri tanımlayan özelliklerin kapasitesine bağlıdır. Daha önce miRNA'lar için 1000'den fazla özellik önerilmişti. Bu projede, RNA ikincil yapısını temsil eden yeni özellikler ve yüksek doğruluk değerleri sağlayan, dinamik, çok boyutlu grafik gösterimini tanımlamayı hedeflemiştik. Bu çalışmada, ML tabanlı miRNA tahmini için yeni ve kolayca güncellenebilir bir yaklaşım geliştirilmiştir. Bilinen insan miRNA'larının ve sözde saç tokalarının random forest (RF), support vector machine (SVM) ve multilayer perceptron (MLP) gibi çeşitli sınıflandırıcılarla sınıflandırılmasıyla binlerce model oluşturulmuştur. Yöntem insan verilerine dayanarak oluşturulmuş olsa da en iyi model miRBase ve MirGeneDB gibi kamu veri tabanlarından insan olmayan saç tokaları üzerinde test edilmiş ve yüksek skorlar üretilmiştir. Ayrıca, yöntemin farklı veriler üzerindeki etkinliğini göstermek için ekspresyon farkları tahmini (differential expression prediction) analizinde de kullanılmıştır. Bu aşamada SARS-CoV-2 enfeksiyonunun etkisini ölçen bir veri setinin analizinden elde edilen sonuçlar yayınlanmıştır.
Anahtar Kelime: mode makine öğrenmesi tahmin mirna

Konular: Çevre Mühendisliği
Erişim Türü: Erişime Açık
  • Acar, İ.E., Saçar Demirci, M.D., Groß, U., Allmer, J., 2018. The Expressed MicroRNA—mRNA Interactions of Toxoplasma gondii. Front. Microbiol. 8. Avci, Ç.B., Baran, Y., 2014. Use of MicroRNAs in Personalized Medicine, in: Methods in Molecular Biology (Clifton, N.J.). pp. 311–325.
  • 1- Circular RNA-MicroRNA-MRNA interaction predictions in SARS-CoV-2 infection (Makale - Diğer Hakemli Makale),
  • Bafna, V., Muthukrishnan, S., Ravi, R., 1995. Computing similarity between RNA strings. Springer, Berlin, Heidelberg, pp. 1–16.
  • Bai, F., Zhu, W., Wang, T., 2005. Analysis of similarity between RNA secondary structures. Chem. Phys. Lett. 408, 258–263.
  • Berthold, M.R., Cebron, N., Dill, F., Gabriel, T.R., Kötter, T., Meinl, T., Ohl, P., Sieb, C., Thiel, K., Wiswedel, B., 2008. KNIME: The Konstanz Information Miner, in: SIGKDD Explorations. pp. 319–326.
  • Chow, J.T.-S., Salmena, L., 2020. Prediction and Analysis of SARS-CoV-2-Targeting MicroRNA in Human Lung Epithelium. Genes (Basel). 11, 1002.
  • Dowell, R.D., Eddy, S.R., 2006. Efficient pairwise RNA structure prediction and alignment using sequence alignment constraints. BMC Bioinformatics 7, 400.
  • Filipowicz, W., Bhattacharyya, S.N., Sonenberg, N., 2008. Mechanisms of posttranscriptional regulation by microRNAs: are the answers in sight? Nat. Rev. Genet. 9, 102–14.
  • Fu, X., Liao, B., Zhu, W., Cai, L., 2018. New 3D graphical representation for RNA structure analysis and its application in the pre-miRNA identification of plants. RSC Adv. 8, 30833–30841.
  • Hofacker, I.L., 2003. Vienna RNA secondary structure server. Nucleic Acids Res. 31, 3429–3431.
  • Jeffrey, H.J., 1990. Chaos game representation of gene structure. Nucleic Acids Res. 18, 2163–2170.
  • Kim, V.N., Han, J., Siomi, M.C., 2009. Biogenesis of small RNAs in animals. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 10, 126–39.
  • Kozlowski, P., Starega-Roslan, J., Legacz, M., Magnus, M., Krzyzosiak, W.J., 2008. Structures of MicroRNA Precursors, in: Current Perspectives in MicroRNAs (MiRNA). Springer Netherlands, Dordrecht, pp. 1–16.
  • Lee, R.C., Feinbaum, R.L., Ambros, V., 1993. The C. elegans heterochronic gene lin-4 encodes small RNAs with antisense complementarity to lin-14. Cell 75, 843–54.
  • Li, C., Xing, L., Wang, X., 2008. Analysis of similarity of RNA secondary structures based on a 2D graphical representation. Chem. Phys. Lett. 458, 249–252.
  • Li, Y., Duan, M., Liang, Y., 2012. Multi-scale RNA comparison based on RNA triple vector curve representation. BMC Bioinformatics 13, 280.
  • Liao, B., Zhu, W., Li, P., 2007. On a four-dimensional representation of RNA secondary structures. J. Math. Chem. 42, 1015–1022.
  • Piast, M., Kustrzeba-Wójcicka, I., Matusiewicz, M., Banaś, T., 2005. Molecular evolution of enolase. Acta Biochim. Pol. 52, 507–513.
  • Powell, W.B., Wiley InterScience (Online service), 2011. Approximate dynamic programming : solving the curses of dimensionality. Wiley.
  • Roden, C., Gaillard, J., Kanoria, S., Rennie, W., Barish, S., Cheng, J., Pan, W., Liu, J., Cotsapas, C., Ding, Y., Lu, J., 2017. Novel determinants of mammalian primary microRNA processing revealed by systematic evaluation of hairpin-containing transcripts and human genetic variation. Genome Res. 27, 374–384.
  • Saçar Demirci, M.D., 2019. MicroRNA prediction based on 3D graphical representation of RNA secondary structures. Turkish J. Biol. 43, 274–280.
  • Saçar Demirci, M.D., Allmer, J., 2017. Delineating the impact of machine learning elements in pre-microRNA detection. PeerJ 5, e3131.
  • Saçar Demirci, M.D., Bağci, C., Allmer, J., 2016. Differential expression of toxoplasma gondii microRNAs in murine and human hosts, Non-coding RNAs and Inter-kingdom Communication.
  • Saçar Demirci, M.D., Baumbach, J., Allmer, J., 2017. On the performance of premicroRNA detection algorithms. Nat. Commun. 8.
  • Saçar, M.D., Allmer, J., 2013. Comparison of Four Ab Initio MicroRNA Prediction Tools, in: Bioinformatics 2013, Barcelona, Spain. SciTePress - Science and and Technology Publications, Barcelona, pp. 190–195.
  • Saçar, M.D., Hamzeiy, H., Allmer, J., 2013. Can MiRBase provide positive data for machine learning for the detection of MiRNA hairpins? J. Integr. Bioinform. 10, 215.
  • Stavast, C.J., Erkeland, S.J., 2019. The Non-Canonical Aspects of MicroRNAs: Many Roads to Gene Regulation. Cells 8.
  • Tüfekci, K.U., Öner, M.G., Meuwissen, R.L.J., Genç, Ş., 2014. The Role of MicroRNAs in Human Diseases, in: Methods in Molecular Biology (Clifton, N.J.). pp. 33–50.
  • Varani, G., McClain, W.H., 2000. The G x U wobble base pair. A fundamental building block of RNA structure crucial to RNA function in diverse biological systems. EMBO Rep. 1, 18–23.
  • Xu, Q.-S., Liang, Y.-Z., 2001. Monte Carlo cross validation. Chemom. Intell. Lab. Syst. 56, 1–11.
  • Yao, Y.-H., Nan, X.-Y., Wang, T.-M., 2005. A class of 2D graphical representations of RNA secondary structures and the analysis of similarity based on them. J. Comput. Chem. 26, 1339–1346.
  • Yao, Y.H., Liao, B., Wang, T.M., 2005. A 2D graphical representation of RNA secondary structures and the analysis of similarity/dissimilarity based on it. J. Mol. Struct. THEOCHEM 755, 131–136.
  • Yousef, M., Saçar Demirci, M.D., Khalifa, W., Allmer, J., 2016. Feature selection has a large impact on one-class classification accuracy for micrornas in plants. Adv. Bioinformatics 2016.
  • Zhang, Y., Huang, H., Dong, X., Fang, Y., Wang, Kejing, Zhu, L., Wang, Ke, Huang, T., Yang, J., 2016. A dynamic 3D graphical representation for RNA structure analysis and its application in non-coding RNA classification. PLoS One 11, 1–15.
  • Zhu, W., Liao, B., Ding, K., 2005. A condensed 3D graphical representation of RNA secondary structures. J. Mol. Struct. THEOCHEM 757, 193–198.
APA DEMİRCİ M, DEMİRCİ Y (2021). RNA İkincil Yapılarının Çok Boyutlu Gösterimi ve Pre-Mirna Tespiti Için Uygulamaları. , 1 - 24.
Chicago DEMİRCİ Müşerref Duygu SAÇAR,DEMİRCİ Yılmaz Mehmet RNA İkincil Yapılarının Çok Boyutlu Gösterimi ve Pre-Mirna Tespiti Için Uygulamaları. (2021): 1 - 24.
MLA DEMİRCİ Müşerref Duygu SAÇAR,DEMİRCİ Yılmaz Mehmet RNA İkincil Yapılarının Çok Boyutlu Gösterimi ve Pre-Mirna Tespiti Için Uygulamaları. , 2021, ss.1 - 24.
AMA DEMİRCİ M,DEMİRCİ Y RNA İkincil Yapılarının Çok Boyutlu Gösterimi ve Pre-Mirna Tespiti Için Uygulamaları. . 2021; 1 - 24.
Vancouver DEMİRCİ M,DEMİRCİ Y RNA İkincil Yapılarının Çok Boyutlu Gösterimi ve Pre-Mirna Tespiti Için Uygulamaları. . 2021; 1 - 24.
IEEE DEMİRCİ M,DEMİRCİ Y "RNA İkincil Yapılarının Çok Boyutlu Gösterimi ve Pre-Mirna Tespiti Için Uygulamaları." , ss.1 - 24, 2021.
ISNAD DEMİRCİ, Müşerref Duygu SAÇAR - DEMİRCİ, Yılmaz Mehmet. "RNA İkincil Yapılarının Çok Boyutlu Gösterimi ve Pre-Mirna Tespiti Için Uygulamaları". (2021), 1-24.
APA DEMİRCİ M, DEMİRCİ Y (2021). RNA İkincil Yapılarının Çok Boyutlu Gösterimi ve Pre-Mirna Tespiti Için Uygulamaları. , 1 - 24.
Chicago DEMİRCİ Müşerref Duygu SAÇAR,DEMİRCİ Yılmaz Mehmet RNA İkincil Yapılarının Çok Boyutlu Gösterimi ve Pre-Mirna Tespiti Için Uygulamaları. (2021): 1 - 24.
MLA DEMİRCİ Müşerref Duygu SAÇAR,DEMİRCİ Yılmaz Mehmet RNA İkincil Yapılarının Çok Boyutlu Gösterimi ve Pre-Mirna Tespiti Için Uygulamaları. , 2021, ss.1 - 24.
AMA DEMİRCİ M,DEMİRCİ Y RNA İkincil Yapılarının Çok Boyutlu Gösterimi ve Pre-Mirna Tespiti Için Uygulamaları. . 2021; 1 - 24.
Vancouver DEMİRCİ M,DEMİRCİ Y RNA İkincil Yapılarının Çok Boyutlu Gösterimi ve Pre-Mirna Tespiti Için Uygulamaları. . 2021; 1 - 24.
IEEE DEMİRCİ M,DEMİRCİ Y "RNA İkincil Yapılarının Çok Boyutlu Gösterimi ve Pre-Mirna Tespiti Için Uygulamaları." , ss.1 - 24, 2021.
ISNAD DEMİRCİ, Müşerref Duygu SAÇAR - DEMİRCİ, Yılmaz Mehmet. "RNA İkincil Yapılarının Çok Boyutlu Gösterimi ve Pre-Mirna Tespiti Için Uygulamaları". (2021), 1-24.