2019 Fiscal Year Annual Research Report
人工RNA進化システムを用いたRNAの構造揺らぎと進化の関係の解析
Publicly Offered Research
| Project Area | Evolutionary theory for constrained and directional diversities |
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18H04820
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
市橋 伯一 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (20448096)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | RNA / 構造ゆらぎ / 進化の方向性 / RNAの2次構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、これまでに行った進化実験における各段階のRNA 9種類について、構造特異的RNAラベリング実験により構造とその揺らぎを正確に予測し、構造揺らぎと進化により変化した構造に関連があるかを直接検証する。さらに得られた結果から、揺らぎ応答をもたらす分子メカニズムを理解することを目指す。平成30年度は9種類のRNAの全長について構造特異的RNAラベリングにより各塩基の対合率を測定し、さらにRNAラベリングのデータを用いてRNAの構造分布を求めた。RNAラベリングデータを制約条件に用いて、各RNAのとりうる構造とその安定性を計算した。この解析により、多くの取りうる構造とその存在割合（すなわち構造分布）を求めた。
H31年度は、このデータをもちいて、構造ゆらぎと進化の方向性に関係があるかどうかを検証した。その結果、少なくともほぼ全ての進化ステップで元々の構造揺らぎの中のマイナーな構造が変異導入によってメージャーになることが観察された。揺らぎ応答理論を支持する結果を得ることができた。さらに、そのメカニズムについても考察を行った。構造ゆらぎというのは熱揺らぎによって引き起こされる構造のバリエーションである。また進化で変わる構造というのは、基本的には1塩基変異によって変わりうる構造である。RNAの構造は1塩基の対合では十分な安定性は得られず、複数の対合が必要である。したがって、大きく構造がかわるためには、もともとある程度の安定性で存在していた構造が、新しい変異によりさらに安定化する場合に限られる。そうすると進化で選ばれる構造は、必ずもともとの構造ゆらぎのなかに含まれていることとなる。言い換えると、1塩基変異によって得られる構造変化が小さいために揺らぎ応答理論が生まれることになる。
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| Research Progress Status |
令和元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 |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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