2020 Fiscal Year Annual Research Report
RNA secondary structure prediction using nanopore sequencers
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19H04210
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
佐藤 健吾 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (20365472)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 有己 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (10511280)
河原 行郎 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (80542563)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | RNA二次構造 / RNA修飾 / ナノポアシークエンサー / 深層学習 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年の研究から，ゲノムの80%以上の領域からRNAが転写され，そのほとんどがタンパク質をコードしない非コードRNAであることが明らかとなった．配列長の長い長鎖非コードRNA（lncRNA）の多くが様々な機構に関与し，その機能と二次構造の相関が注目されている．本研究では，RNAの構造と機能の網羅的な相関解析へ向 けて，その基盤となるRNA二次構造決定のための新しい技術を開発する．具体的には，RNA二次構造特異的に化学修飾を引き起こす化合物でRNA配列を処理し，ナノポアシークエンサーでその化学修飾を直接読み取ることによって二次構造プロファイルを計測する方法を確立する．本年度は以下を実施した．まず，詳細な二次構造情報が解明されているrRNAをナノポアシークエンサーを用いてシークエンスするために，HeLa細胞から抽出したTotal RNAにポリA鎖を付加し，ナノポアシークエンサーを用いてDirect RNA-Seqを行った．次に非塩基対に特異的に化学修飾を施す1-methyl-7-nitroisatoic anhydride (1M7)を使用して，熱変性させたポリA鎖付きTotal RNAを化学修飾し，Direct RNA-Seqを行うことで化学修飾によるリードの品質の差異を調べた．また，HeLa細胞に直接1M7を3条件の濃度で添加し，Total RNAにポリA鎖を付加した後Direct RNA-Seqを行った．修飾検出ツールTomboを用いて，得られた化学修飾データとネガティブコントロールのデータを比較することで化学修飾部位の検出を行った．1M7修飾の検出結果が，非塩基対位置から1~2塩基離れた場所で検出されることから，1M7修飾が前後の塩基の電流値に影響を与えることが分かった．
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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
当初の予定通り，SHAPE修飾をナノポアシークエンサーによるdirect RNA-seqで読み取ることができたため，おおむね順調に進展してい ると言える.
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| Strategy for Future Research Activity |
RNA塩基修飾を検出する既存ツールの精度が十分でないため，自前でのツール開発を行なって検出精度の向上を目指す．さらに，RNA二次構造予測アルゴリズムと組み合わせることによって検出精度を補完する．
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