2024 Fiscal Year Annual Research Report
RNA修飾に対する「構造と機能」の数理科学予測基盤の構築
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23K24941
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
小関 準 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 (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) |
2024-04-01 – 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。
2024年度では2023年度末に計画した研究推進方策に従い、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』の関係性を検証した。ただし当初の計画とは変更し、データベースによる様々な分子界面をサンプリングするのではなく、分子の部分構造を模倣した数個の代表構造を用いて、代表構造と対象分子間の相互作用により生じる対象分子の構造変化と機能変化を捉えることとした。その方が修飾系のような部分構造が与える影響を効率的に捉えることが可能であることが予備計算により判明したためである。
代表構造が対象分子に対して影響を与えるであろう部位を探索するために、対象分子周辺に水分子と共に代表構造分子を混在させた環境を模倣する。複数の代表構造の集積部位から与えられる相互作用により変化する対象構造の『分子構造変化』を見出し、機能変化が生じる部位を抽出するためのワークフローを作成した。その結果、複数のタンパク質において、外部環境変化がもたらす特定の相互作用変化がタンパク質機能変化を誘導する可能性を見出した。
研究期間全体を通して、生体内分子の『構造と機能』の関係性を抽出するための手法として、Dynamical Analysis of Interaction and Structural changes (DAIS)法を確立した。本手法はウイルスの感染力に及ぼす影響や、アミノ酸変異がもたらす機能変化、薬剤耐性等に応用可能であることを見出した。
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