Visual Analyses of Long Single-stranded RNA Genome

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K06082
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 竹安 邦夫 京都大学, 生命科学研究科, 研究員 (40135695)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: RNAの高次構造 / HCVゲノムRNAの高次構造 / 原子間力顕微鏡法（AFM)

Outline of Annual Research Achievements

数Kbにおよぶ長い一本鎖RNAの構造解析は容易ではない。最近明らかになった「28ｓリボソームRNAの二次構造」の解明には２０余年を要した。より長い、ウィルスゲノムのような一本鎖RNAの全長の二次構造を一気に解析することは、現在でも不可能である。本研究者は、これまでに、原子間力顕微鏡法を用いて、28s rRNA（~４Kb）の二次構造を〝まるごと“一気に解析する技術を開発した。
本研究では、二次構造未知のHCVウィルスゲノムRNA（~9 Kb）の〝まるごと”から見た構造解析に挑戦し、ゲノムRNAのフォールディングのメカニズムを明らかにしたい。
これまでに、T7プロモーター下に組み込んだcDNAを転写して得られたゲノムRNA（全長、5'近傍、３‘近傍、コーディング領域の欠損RNA）のAFM画像をMATLAB-base のプログラムを用いて解析した。5'近傍および３‘近傍の構造は文献的に明らかになっている部分構造と一致した。これらの部分領域構造は、全長構造を決定する際の方向性の指標となった。以上の結果を、連携研究者（国立衛生研究所所長　脇田隆字　博士）グループと共著で、米国生物物理学会（2019年２月5日、Baltimore、USA）において発表した。
HCV ゲノムRNA は28ＳrRNA のおよそ2倍の長さであるため、既知の５‘‐領域、３’‐領域以外の中央部（約８kb）には、構造未知の大小30近い二次構造（ワトソン‐クリック様の二重らせん）が見られる。この部分の塩基長を推定・決定するには多大な労力と時間を要する。
最終年度には、HCVゲノム全長のAFM画像から、Main Chain（主鎖）の抽出、Main Chain上に検出された各Domain の塩基数の推定を行い、二次構造モデルを構築中である。結果は、Int. J. of Mol. Sciencesに発表の予定である。