MicroRNA(miRNA)是一类长约19～25碱基的内源性单链非编码小分子RNA。它能够通过与靶mRNA特异性的碱基配对引起靶mRNA的降解或者翻译抑制，从而对基因进行转录后调控。这类小分子RNA在真核生物中参与包括细胞生长、分化、增殖和凋亡，以及时序发育等重要过程。因此，对miRNA的生物发生过程及其核转运机制的深入研究，将有助于阐明miRNA在正常生理调控以及多种疾病发生中的作用和机制。本研究试图从分子、系统等不同层次上研究miRNA生物发生过程及转运机制。主要发现如下：（1）构建了一个通用的miRNA生物发生通路模型，采用确定性和随机模拟方法研究了该通路的动力学性质，结果与实验较为吻合。通过敏感度分析，确定基因转录，RISC降解和mRNA的形成为该通路的限速步骤。噪音分析显示该过程能降低通路的入侵噪声，显示了通路的鲁棒性。（2）利用分子动力学方法研究了miRNA前体是如何和转运蛋白Exp5结合，并从细胞核内转运到细胞核外的动力学机制。主要发现有：(a)在细胞核内，自由Exp5构象呈现打开模式。(b) RanGTP通过控制Exp5的构象从而有效调节pre-miRNA的结合和解离。(c) GTP的水解能调节Ran和Exp5之间的疏水面积和盐桥相互作用，从而阻止Ran再结合到Exp5上。(d) pre-miRNA从A’构型转换成A构型可以调节蛋白质和pre-miRNA之间的结构互补性，从而有效促进复合体形成。(e)3’端二核苷酸碱基翻转过程（从关闭到完全打开状态）是Exp5识别pre-miRNA所必需的，而且这种翻转过程是不依赖于序列本身的行为。（3）为了进一步研究miRNA前体等生物大分子的核转运过程，利用分子动力学方法研究了转运蛋白Transportin1（Trn1）介导的核输入过程的动态机制。结果发现：(a)Trn1具有显著本征柔性和构象异质性。该构象异质的Trn1具有分节结构，并且这些节之间可以围绕着铰链相互转动。(b) Ran或者底物的结合显著降低了Trn1的柔性和构象异质性。同时也造成HR8loop从无序变成有序，从而有利于其与Trn1的C端拱形的别构通讯。(c)尽管M9与位点A和B结合紧密，然而M9的N端和Trn1的HR19–HR20具有很大的柔性，使得M9容易从位点B解离，从而控制整个M9对Trn1的结合力。(d) GTP水解诱导的switch I和switch II构象变化能直接影响和控制Trn1-Ran之间的接触，解释了为什么Trn1更愿意结合到RanGTP上而不是RanGDP。综上所述，本研究系统地分析了miRNA生物发生过程的动力学，特别是其中核转运过程中的分子识别和相互作用机制，从而为深入认识miRNA生物发生和转运机制提供了基础。