נושא הפרוייקט

מספר פרוייקט מחלקה שמות סטודנטים אימייל שמות מנחים

הגיל הפילוגנטי של miRNA

miRNA PHYLOGENETIC AGE

תקציר בעיברית

miRNA הן מולקולות קטנות אשר מקורן ב-DNA ונוצרות בתהליך דו שלבי של שעתוק מה-DNA. תפקידן הביולוגי העיקרי של מולקולות אלו הינו וויסות של יצירת חלבונים בתא, בתהליך בו הן נקשרות לגן המטרה ומפרקות אותו. מחקרי עבר בחקר אפיון האינטראקציות של miRNA בכלל ובמעבדה שבה המחקר שלנו משתלב בפרט, התמקדו בחיזוי קיום אינטראקציות בין miRNA לגני המטרה אותם הם מווסתים, תוך השקעת מאמץ בבדיקת ההשפעה של המאפיינים השונים של ה-miRNA בחיזוי. 
עם זאת, מאפיין הגיל של miRNA טרם נחקר כגורם היכול להשפיע על היווצרות אינטראקציה או על דפוסה ומידע רלוונטי אודותיו טרם נאסף ואוגד כ-feature למודלים הקיימים.
על כן, מטרת המחקר שלנו הינה לחקור feature חדש של miRNA – הגיל האבולוציוני של ה-miRNA, על ידי ניתוח ואפיון של מובהקות ההבדלים בארגון הגנומי של miRNA צעירים ובוגרים, כולל ה-repertoires genes ו/או בדפוסי ההיקשרות עם גני המטרה.
המוטיבציה העיקרית שלנו בבואנו לחקור את הגיל של ה-miRNA הינה לגלות ולחשוף feature חדש המשפיע ומאפיין פונקציונליות ואינטראקציות של miRNA ויכול לשמש את החוקרים בתחום לטובת שיפור מודלים קיימים והתרחבות לכיווני מחקר חדשים. 
במהלך המחקר התמקדנו בשני שלבים עיקריים – איסוף ה-data של הגיל של ה-miRNA בשילוב מגוון מקורות מידע וביצוע מגוון ניסויים שמטרתם לעשות שימוש בכלים שונים של למידת מכונה כדי לבחון ולהוכיח קשר בין אינטראקציות של miRNA וגילם. 
כחלק מהניסויים בחנו את חשיבות הfeature החדש בחיזוי אינטראקציות באורגניזמים השונים ואפיינו את האינטראקציות בקבוצות הגיל השונות, תוך התייחסות להבדלים בין האורגניזמים השונים. כמו כן, חקרנו את הדמיון והשוני בין אינטראקציות שונות של miRNAs בגלאים זהים/דומים/שונים. 
כל זאת כאשר ההיפותזה המובילה אותנו הינה כי miRNA מוקדמים יותר בעץ האבולוציה נוטים לייצר יותר קשרים, או קשרים חזקים יותר, עם גני המטרה ולכן יאופיינו באינטראקציות בעלות דמיון זו לזו. במהלך הניסויים השונים, הגענו למסקנות חדשות בספרות וכן למסקנות שחיזקו ממצאים ממחקרים שסקרנו ב-related work.

תקציר באנגלית

miRNA is a type of relatively short RNA used for regulatory actions of the body including limiting the amount of production of a particular protein and it does so by binding to the mRNA. 
Past research in the laboratory focused on predicting interactions between miRNA and their target genes, by examining the influence of different characteristics of miRNA on prediction. However, the interaction patterns of miRNA have not been investigated in the context of the evolutionary age of miRNA, and no information about it has been collected before. 
Therefore, the aim of our research is to investigate a new feature of miRNA, the evolutionary age of miRNA, by analyzing and characterizing how recently evolved and evolutionarily ancient miRNAs have significant differences in their genomic organization, including their target gene repertoires and/or in the base-pairing patterns they engage with the target. The main significance of this research is that additional knowledge of the molecule’s functionality can significantly improve the predictive abilities of machine learning tools. 
During the research, we focused on two main stages – collecting data on the age of miRNA from various sources and conducting different experiments aimed at testing the importance of this new feature in predicting interactions in different organisms. We also aimed to characterize the interactions in different age groups, considering differences between different organisms. Our hypothesis is that miRNA that are more ancient in the evolutionary tree tend to form more connections or stronger connections with target genes. 
During the various experiments, we arrived to novel conclusions in the literature, as well as findings that reinforced research results we surveyed in the related work.