MicroRNA target prediction by constraint programming

Abstract

MikroRNA'lar (kısaca miRNA) gen anlatımının düzenlenmesinde önemli islevleriolan, ortalama uzunlugu 22nt olan küçük RNA'lardır. MikroRNA'ların larval gelisiminde,hücre gelismesinde ve farklılasmasında, sineklerde yag metabolizmasında, bitkilerde yaprakve çiçek gelismesinde önemli islevleri kesfedilmistir. MikroRNA dizilerinin birbirinden çokuzak olan canlılarda bile büyük ölçüde korunmus olmaları önemli evrimsel islevleri oldugunaisaret etmektedir. MikroRNA'lar hücre çekirdegindeki transkripsiyon sonrası sitoplazmayageçerek, hedefledikleri komplementer mRNA'lara baglanarak ya mRNA'nın kesilerekyokedilmesiyle, ya da protein translasyonunun engellenmesiyle islevlerini görürler. BitkimikroRNA'ları hedeflerine mRNA'ların protein kodlayan bölgesinden baglanır ve mRNA'yıkeserek islev görür. Hayvanlarda ise mRNA'nın 3' ucundaki kod tasımayan bölgelerineoldukça karmasık bir sekilde baglanan mikroRNA'lar protein sentezinin baskılanmasınaneden olmaktadır. MikroRNA'lar ya suni mutasyon çalısmaları ya da biyoinformatikyöntemleriyle kesfedilmektedir. Bugüne kadar insan dahil çesitli canlılardan klonlananmikroRNA'ların sayısı bini geçmis olmakla birlikte çok azının islevleri tanımlanabilmistir.MikroRNA hedeflerinin biyoinformatik yöntemleriyle kesfedilmesi yönünde son bir yıldayogun bir çalısma ve yayın olmustur. Hayvanlardaki baglanmaların karmasıklıgıbiyoinformatik yöntemlerle miRNA hedeflerinin belirlenmesini güçlestirmektedir. Bu tezdehayvanlardaki mikroRNA'ların hedeflerinin belirlenmesinde denenmemis bir yöntem olanKısıtlı Mantık Programlama yöntemi denenmektedir. Sözü geçen metodla micTar adı verilenbir yazılım paketi gelistirilmis ve Drosophila genomuna uygulanmıstır.

MicroRNAs (miRNAs) are small regulatory RNAs of about 22 nucleotide longsequences that perform important functions such as larval development switches, cellproliferation and differentiation, apoptosis, fat metabolism, control of leaf and flowerdevelopment. MicroRNA sequences are highly conserved across even unrelated species, afact which suggests a key role in the evolutionary development. MicroRNAs are transcribedin the nucleus and perform their functions in the cytoplasm by binding to the complementarytarget mRNAs. MicroRNAs modulate gene expression either by suppressing translation or bymRNA cleavage and degradation. Plant microRNAs bind to their target mRNA on the codingregion, almost perfectly, and perform their function by the cleavage of the mRNA, whileanimal microRNAs, bind imperfectly to their target mRNA, on the 3? UTR region, andperform their functions by suppressing translation. MicroRNAs are discovered by bothmutational studies and by computational methods. Hundreds of microRNAs have beencloned and sequenced in several organisms including humans, but to date, only few of themhave known functions. The experimental techniques to understand the functions of miRNAsare time consuming and expensive which makes computational methods necessary. Theidentification of targets of plant microRNAs is straightforward due to near-perfect binding,but the imperfect binding of animal miRNAs to target mRNAs makes the computationaltarget prediction rather difficult. In this thesis a new method is proposed for microRNA targetprediction in animals using Constraint Logic Programming. With the established method apackage micTar was developed to identify targets in Drosophila genome.