2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Theoretical Science Basis for Predicting Structural and Functional Changes Induced by RNA Modifications
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22H03686
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
小関 準 名古屋大学, 医学系研究科, 准教授 (20616669)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
今野 雅允 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (80618207)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | RNA修飾 / 構造変化 / 機能変化 / 理論科学 / 位相幾何学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生体内分子の『構造と機能』の間には非常に強い相関があることが報告されている。その理由として、生体分子に修飾基が入ることで自身の立体構造に変化を及ぼすだけではなく、対象分子との結合相互作用変化が誘導されることで、生体内機能が変化する可能性が提唱されている。
昨年度に引き続き本年度は、パーシステント ホモロジー法を用いて、修飾基の有無といった標的分子の微小構造変化が、当該分子周辺の他の生体内分子との間でどのような相互作用変化をもたらすかを解析することができるように、手法の拡張を実施した。具体的には、π共役系と炭素-水素間共有結合間で生じるCH-π相互作用をピックアップできるようにした。このことは、van der Waals相互作用の強弱を定性的に議論することを可能にしたものであり、分子間相互作用の変化を構造変化に絡めた上で、より詳細に解析することを可能とした。
さらに、研究協力者である藤田医科大学の常陸講師のタンパク質修飾に関しても、実験結果を支持する非常に効果的な構造変化を抽出することにも成功したため、タンパク質間の相互作用エネルギーを見積もることができるように手法を拡張した。これにより、さらに定量的に相互作用を比較することが可能になった。
このことは、生体内分子の『構造と機能』の関係性を定量的に解釈・予測することができるようになったことを意味しており、非常に効果的な手法として拡張することができたことは本研究における大きな実績である。
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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
当初計画していたvan der Waals相互作用の自動抽出と、その強弱を判定するための技術基盤を構築することができたためである。さらに、定性的な比較にとどまらず、エネルギー指標という定量的な指標で相互作用変化を表すことができるように、手法拡張が進んでおり、順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
分子構造が周辺分子に与える熱力学的分子挙動変化を定量的にとらえることを目的とし、様々な分子構造変化や環境変化が及ぼす『構造と機能』の関係性を既存のデータベースから抽出して、分子の熱力学的挙動変化を予測することを可能としていく。
このような流れで分子の微小変化・周辺分子の環境変化がもたらす『構造と機能』の関係性から、どの程度の生体内機能に影響を及ぼすかを定性的予測するための技術基盤へと、手法を拡張する。
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