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基于大规模转录组数据的环形RNA的整合挖掘和分析平台的开题报告
一、课题背景
环状RNA（circularRNA，circRNA）是一种新型的非编码RNA分子，存在于真核细胞中，其具有环状结构，由连接同一个前体mRNA的5'端和3'端剪切方式形成。与线性RNA相比，circRNA通常更加稳定，不易被剪切酶降解，具有高度的保守性、组织特异性和时空特异性。近年来，越来越多的证据表明circRNA参与了许多重要的生物学过程，如转录后基因表达调控、改变细胞周期和凋亡等，对人类疾病的发生和发展也有一定的影响。因此，在研究circRNA的机制和功能方面开展的工作备受关注，并在各领域产生了广泛的应用。
转录组数据是一种能够大规模分析和检测环状RNA的重要来源。许多转录组数据已经在公共数据库中发布，这些数据对环状RNA的发现和研究具有重要的价值。目前，有许多circRNA的挖掘算法和工具可用于检测和分析circRNA，但是这些工具中不同的算法要求的数据类型和样本来源差异较大，缺乏一个整合性强的环状RNA挖掘和分析平台，尚未能全面展现circRNA的各种生物学特性。因此，整合现有的数据和工具，开发一种高效的circRNA挖掘和分析平台具有重要的研究价值。
二、研究目的
为了提高环状RNA的挖掘和分析效率，我们计划开发一个基于大规模转录组数据的环状RNA整合挖掘和分析平台，主要包括以下目标：
1.整合已有的circRNA挖掘算法和工具，实现同时分析第二代测序数据和第三代测序数据的能力；
2.建立高效准确的环状RNA分析流程，对circRNA进行筛选、注释并分类；
3.系统分析circRNA的生物学特性，如分布、差异表达、靶向miRNA以及调控的基因通路等；
4.集成交互式可视化工具，以便用户可以轻松地可视化circRNA的任何特定属性；
5.实现环状RNA及其靶向基因之间的功能关联分析，便于研究者更深入地了解circRNA的作用机制。
三、研究内容
1.数据整合和预处理
从公共数据库中查询并下载大规模转录组数据，包括人类和其他物种样本数据集，将数据转换为一致的格式，并进行质量控制和去除低质量的序列。
2.环状RNA的检测和注释
使用多种现有的circRNA检测工具，筛选circRNA，同时考虑不同circRNA检测工具的特点，并利用其结果对circRNA进行注释，并分类。
3.circRNA的表达差异分析
ProkaryoticDiversityAnalysis（DESeq2）算法将circRNA表达量进行统计分析，以获取差异表达的circRNA，并通过组学方法来预测差异表达圆形RNA的生物学意义，如靶向miRNA和调控靶向基因的通路分析。
4.生物学特性分析
针对挖掘出的circRNA，对其进行序列比对，捕获其靶向miRNA、底物蛋白及功能分析，并对circRNA分布特性进行分析，为研究circRNA调控机制提供数据支持。
5.系统集成和实现
将该平台构建为一个可用于公共转录组数据的完整环状RNA挖掘和分析工具，具体包括与公共数据库连接、环状RNA处理流程和结果可视化展示等。
四、研究意义
我们的circRNA挖掘和分析平台将以整合现有的算法、对环状RNA进行注释和分类、基于生物学上的必要特征进行分析以及交互式可视化功能为特色，这为研究circRNA在人类疾病中的作用以及其基础研究提供了一个新的视角。此外，该平台还可以为环状RNA研究、生命科学研究以及医学诊断作出积极贡献。