タンデム接続されたRNAスイッチのリガンド結合ダイナミクスシミュレーション

Research Project

Project/Area Number	22K12254
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 62010:Life, health and medical informatics-related
Research Institution	Hirosaki University
Principal Investigator	種田晃人弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (70332492)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000) Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000) Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords	RNA二次構造 / エネルギーランドスケープ / 転写中フォールディング / RNAスイッチ
Outline of Research at the Start	リボスイッチに代表されるように、RNAの高次構造変化が細胞内での遺伝子調節など重要な生命現象に深く関わる例が多数報告されている。本研究課題では、これまで独自に開発を行ってきたRNA二次構造ダイナミクスシミュレーションシステムを応用して、従来よりも長いリボスイッチ配列を対象とした転写中フォールディングのシミュレーションを行う。シミュレーション結果から、タンデム接続されたリボスイッチなど、これまでにシミュレーションが行われていないRNAスイッチを対象としてその動作機構を明らかにすることを目的とする。
Outline of Annual Research Achievements	令和４年度の研究期間に開発を行った「粗視化を利用した転写中フォールディングシミュレーションのためのアルゴリズム」には、シミュレーションの結果を左右する様々なパラメーターがある。令和５年度の研究期間では、これらのパラメーターの調整を行った。パラメーター調整は、より粗視化レベルの低い（塩基対単位の構造変化により表されるエネルギーランドスケープを対象としてシミュレーションを行う）シミュレーションツールの結果と、本研究課題で開発した粗視化を利用したシミュレーションプログラムの結果を比較することで行った。本研究課題で開発した粗視化を利用したシミュレーションプログラムはベイスン単位でRNAエネルギーランドスケープを表すことで、広範囲の探索を効率的かつ決定論的に行う。複数のパラメーターに対するグリッドサーチを行い、粗視化レベルの低い従来手法の結果をよく再現するパラメーターのセットを決定した。得られたパラメーターセットを用いて、人工RNAスイッチ配列の転写中フォールディングシミュレーションを行い、３’末端に配置されているターミネーター配列が安定的にステムループ構造を形成することを確認した。また、この人工RNAスイッチ配列をタンデムに２つ連結したタンデムRNAスイッチ配列に対しても転写中フォールディングシミュレーションを行った。その結果、１つ目のターミネーター構造が転写途中に形成され、その後の転写過程において安定に存在すること、そして２つ目のターミネーターにおいても安定なステムループ構造が形成されることが確認された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 今年度予定していた同種のRNAスイッチを２つ連結したタンデムRNAスイッチの転写中フォールディングシミュレーションを実行する段階まで進んでいることからおおむね順調に進展していると判断した。
Strategy for Future Research Activity	令和５年度に実施したものとは異なる種類のタンデムRNAスイッチシステムの転写中フォールディングシミュレーションを行う。