Development of a method for comprehensively analyzing the interaction between RNA and small molecule and analysis on big data of the RNA-small molecule binding pairs
| Project/Area Number |
23K21158
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| Project/Area Number (Other) |
21H02079 (2021-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 37030:Chemical biology-related
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
村田 亜沙子 九州大学, 総合理工学研究院, 准教授 (50557121)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
浅井 歩 大阪大学, 産業科学研究所, 特任助教(常勤) (40783262)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2021: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
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| Keywords | RNA / 低分子化合物 / 相互作用 / ビッグデータ / データ・情報解析 / 低分子 / 探索 / Dicer / 創薬 / 分子設計 / 機械学習 |
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| Outline of Research at the Start |
RNAが次世代の創薬標的として注目を集めている。RNAの働きが細胞の機能維持調節や疾患などに関わることが分かってきたことがその背景にある。
しかし、RNAを標的とした低分子創薬研究にはボトルネックがある。1) 低分子化合物-RNAペアの具体例が極めて少なく、2) RNAに結合する低分子化合物の設計指針が不足していることである。この課題を解決し、RNA標的低分子創薬研究を加速するために、本研究では「酵素DicerによるRNA切断反応と次世代シーケンサーを利用した低分子化合物-RNAペアの網羅的探索手法」を確立、低分子化合物-RNAペアのビッグデータ獲得とデータ科学・情報科学的解析を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
RNAが次世代の創薬標的として注目を集めている。しかし、RNAを標的とした低分子創薬研究にはいくつかの課題がある。低分子化合物が特定のRNAに結合する例（低分子化合物-RNAペア）が限られていること、RNAに結合する低分子化合物の適切な設計指針が不足していることである。本研究では、これらの課題を解消するための手法、「酵素DicerによるRNA切断反応と次世代シーケンサーを利用した、低分子化合物-RNAペアの網羅的探索手法」を提案した。本手法により低分子化合物-RNAペアのビッグデータを収集し、データ科学・情報科学的な分析を行う。これにより、RNAを標的とする低分子化合物の探索を加速し、分子設計指針を獲得することが、本研究の目的である。
研究目的を達成するために、1)~3)の研究項目を設定した。1) 酵素Dicerを使った低分子化合物-RNAペアの網羅的探索手法の確立、2) 低分子化合物-RNAペアのビッグデータの収集、3) RNA標的に必要な化学構造の抽出/低分子化合物-RNAペアの予測モデル導出、である。
当該年度は、1)、２）の研究項目を実施した。1) で開発する低分子化合物-RNAペアの網羅的探索手法は、RNAライブラリーの酵素Dicerによる切断反応、続く反応産物の次世代シーケンサーによる配列解析により、低分子化合物が結合しうるRNA配列を網羅的に同定するという手法である。手法の確立のため、酵素反応やシーケンシング反応条件の検討などを実施するとともに、大規模化合物ライブラリーへの適用を想定したハイスループット化の検討を行った。2)では、低分子化合物-RNAペアのビッグデータを得るために、化合物ライブラリーに1)の手法を適用する。共同研究先である大阪大学産業科学研究所中谷研究室より提供を受けた、核酸結合性の79化合物を用いた標的RNA配列の探索・同定を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当該年度は、当初計画にあった1) 酵素Dicerを使った低分子化合物-RNAペアの網羅的探索手法の確立、2) 低分子化合物-RNAペアのビッグデータの収集を実施した。研究項目1)については、実験装置の検討により実験条件を追加で検討する必要が生じたが、それについては完了している。研究項目2)については、化合物ライブラリーの種類を増やしてより多くの低分子化合物-RNAペアのデータの収集を進める必要があるものの、研究項目3)のデータ解析・情報解析を検討するのに必要なデータは収集することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
当該年度に得られた知見をもとに、引き続き、研究項目2) 低分子化合物-RNAペアのビッグデータの収集を進める。化合物ライブラリーの種類を増やし低分子化合物-RNAペアのデータを得る。研究項目3)については、データ解析・情報解析の手法の検討が必須であることから、適切な専門機関の助言を得ながら進める。
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
