2021 Fiscal Year Annual Research Report
Directed Evolution of Nucleic Acid Enzymes Combining Experiment and Computation
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19H02855
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| Research Institution | Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University |
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Principal Investigator |
横林 洋平 沖縄科学技術大学院大学, 核酸化学・工学ユニット, 教授 (70769752)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 進化工学 / 核酸化学 / RNA / リボザイム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は主に「機械学習による核酸酵素の適応度地形の予測」に取り組んだ。
RNAリガーゼ（結合）活性を持つリボザイム、F1*から、大量の変異体を設計、合成し、独自の次世代シーケンシング（NGS）を用いた活性測定を行うことにより、大量のリボザイム配列と機能相関データを得ることができた。このデータをもとに深層学習モデルを構築し、活性を保ちつつ、親配列の約５０%の塩基がことなる変異体を得た。さらに、このデータを解析することにより、このリボザイム近辺の配列空間における適応度地形についての、定量的知見を得ることに成功した。具体的には、酵素活性を保った配列空間（neutral network）は比較的「スムーズ」な地形を有し、予測可能性が高いことが判明した。このような適応度地形に関する定量的な実験データは極めて珍しく、今後様々な解析により、生体分子の進化についての新たな知見が得られると期待できる。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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