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

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K12254
• 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
• 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 Annual Research Achievements

リガンド結合状態を扱えるプログラムの開発と単一のリボスイッチ配列に対する疎視化シミュレーションの実行を行うことを本年度の大きな目標とした。まずリガンドの吸着を考慮した転写中フォールディングをシミュレートするためのプログラムの開発・検討を行った。このリガンドの吸着に対応したプログラムを用いて、単一のリボスイッチ配列に対して転写中ダイナミクスシミュレーションを行った。単純な実装を行った場合、RNA構造ダイナミクスのシミュレーションは計算量が配列長の増加に対して急激に増加する点が問題となるが、粗視化されたエネルギーランドスケープを効率的に探索する独自手法を用いることで、150塩基程度の配列長をもつ既知リボスイッチ配列に対して、効率的にシミュレーションを実行することができた。シミュレーションに用いた既知リボスイッチ配列は、実験によりRNAスイッチとして機能することが文献にて報告されているものを用いた。シミュレーション結果と文献データとの比較を行い、本研究課題で開発した手法の性能について検討を行った。本研究課題で開発した「リガンドの吸着を考慮した転写中フォールディングシミュレーション手法」を用いて、テストに利用したリボスイッチ配列のRNAスイッチとしての動作（例えば、溶液中のリガンドの有無に応じて、リボスイッチ配列の下流にある遺伝子の発現抑制に関連した構造が変化する）をシミュレートすることができた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

令和4年度の目標として掲げていた、「リガンド結合状態を扱えるプログラムの開発」、「単一のリボスイッチ配列に対する疎視化シミュレーションの実行を行うこと」、「文献の結果との比較」、「本研究課題で開発した手法の性能について検討」を全て行ったことから、おおむね順調に進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

当初の予定に従い、「同種のリボスイッチ配列をタンデム接続したRNAスイッチ」に対する疎視化シミュレーションの実行、「異なる種類のリボスイッチ配列をタンデム接続したRNAスイッチ」に対する疎視化シミュレーションの実行、を残りの年度で行う。それぞれのシミュレーション結果の評価を他の手法や文献データに照らして行う。