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2025年大学《生物信息学》专业题库——生物信息学在非编码RNA功能研究中的应用

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、

1.请简述非编码RNA（ncRNA）的定义及其与蛋白质编码基因的主要区别。

2.在利用RNA-seq数据研究ncRNA时，通常需要进行哪些步骤来去除已知转录本（如rRNA、tRNA、mRNA）的污染？

3.miRNA如何调控基因表达？请列举至少两种常见的miRNA作用机制。

二、

4.简述使用生物信息学工具预测lncRNA与蛋白质相互作用的方法原理。

5.描述一下CLIP-seq技术的基本原理，并说明其在ncRNA定位研究中的作用。

6.解释什么是ncRNA的保守性分析，并说明其在ncRNA功能研究中的意义。

三、

7.假设你通过RNA-seq数据鉴定到一个新的lncRNA，请设计一个生物信息学分析流程，以初步探究该lncRNA可能的功能和作用机制。

8.比较基于序列比对和基于结构预测两种ncRNA鉴定方法的优缺点。

9.解释GO富集分析和KEGG通路分析在ncRNA功能研究中的具体应用。

四、

10.当你获得一份miRNA表达谱数据，如何利用生物信息学资源预测其潜在的靶基因？

11.请简述RBP-CLIP-seq实验原理，并说明如何利用其数据来预测lncRNA或mRNA与RNA结合蛋白的相互作用。

12.在分析ncRNA功能研究文献时，你发现了两篇结论不同的研究，请思考可能导致结论差异的实验设计或生物信息学分析方法上的因素。

五、

13.列举至少三个在ncRNA研究中常用的公共数据库，并简要说明每个数据库的主要功能。

14.描述一下使用RNAhybrid工具预测miRNA靶点的基本流程和需要考虑的关键参数。

15.阐述生物信息学在验证ncRNA功能实验设计中的作用，例如如何选择合适的实验模型或验证方法。

试卷答案

一、

1.答案:非编码RNA（ncRNA）是指转录但不直接翻译成蛋白质的RNA分子。它们广泛参与基因表达调控、染色质结构调控、细胞周期调控等多种细胞过程。与蛋白质编码基因相比，ncRNA通常分子量较小（除某些lncRNA外），结构多样（如线性RNA、环状RNA），且其功能和进化压力相对较小。

解析思路:考察对ncRNA基本定义和核心特征的理解。回答需包含ncRNA的定义（不编码蛋白）、主要功能领域以及与蛋白质编码基因在大小、结构、进化压力等方面的主要区别。

2.答案:利用RNA-seq数据研究ncRNA通常需要进行：1）质量控制（评估测序数据质量）；2）读取过滤（去除低质量读取）；3）比对（将测序读取比对到参考基因组或转录组）；4）已知转录本去除（使用工具如Trimmomatic进行修剪或使用软件如HTSeq-count、featureCounts等在计数时排除rRNA、tRNA、mRNA等已知基因的注释）；5）ncRNA鉴定或筛选（基于比对结果，识别或筛选ncRNA候选序列）。

解析思路:考察RNA-seq数据标准化流程中去除污染物的基本步骤。需列出从数据质量到最终去除已知转录本的关键处理环节，体现对实验流程的掌握。

3.答案:miRNA通过以下机制调控基因表达：1）序列特异性结合：miRNA的种子序列（通常5端前7-8个核苷酸）与靶mRNA的3非翻译区（3UTR）互补配对；2）mRNA降解：通过RNA诱导的沉默复合体（RISC）招募的核酸酶（如Argonaute蛋白）切割靶mRNA，导致其降解；3）翻译抑制：即使不切割靶mRNA，miRNA-RISC复合体也能结合靶mRNA，阻止其翻译成蛋白质。

解析思路:考察对miRNA核心作用机制的理解。需要清晰阐述miRNA如何识别靶标（序列互补）、以及识别后对靶标mRNA的两种主要后果（降解和翻译抑制）。

二、

4.答案:预测lncRNA与蛋白质相互作用的方法主要有：1）基于序列特征：利用生物信息学工具（如DIANA-LncBasev3,Lncipedia,NONCODE）分析lncRNA序列的保守性、motif、二级结构等特征，结合数据库中已知的相互作用信息进行预测；2）基于表达谱关联：分析lncRNA表达变化与潜在结合蛋白表达变化之间的关系；3）基于RBP-CLIP-seq数据：通过生物信息学分析（如计算lncRNA在RBP结合位点附近的富集程度）间接推断相互作用。

解析思路:考察对lncRNA-蛋白相互作用预测方法的掌握。应包含基于序列信息、表达关联和利用实验数据（RBP-CLIP-seq）三种主要思路，并简述其原理。

5.答案:CLIP-seq（Crosslinking