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リピート要素のde novo発見に基づく長鎖ノンコーディングRNAの機能の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20H00624
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分62:応用情報学およびその関連分野
研究機関早稲田大学

研究代表者

浜田 道昭  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (00596538)

研究分担者 福永 津嵩  早稲田大学, 高等研究所, 准教授(任期付) (80791433)
足達 俊吾  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 (90783803)
小野口 真広  早稲田大学, 理工学術院総合研究所(理工学研究所), 次席研究員(研究院講師) (30645297)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
45,110千円 (直接経費: 34,700千円、間接経費: 10,410千円)
2022年度: 15,470千円 (直接経費: 11,900千円、間接経費: 3,570千円)
2021年度: 14,300千円 (直接経費: 11,000千円、間接経費: 3,300千円)
2020年度: 15,340千円 (直接経費: 11,800千円、間接経費: 3,540千円)
キーワードリピート要素 / トランスポゾン / アルゴリズム / lncRNA / RNA結合タンパク質 / 難溶性RNA / 長鎖ノンコーディングRNA / BERT / 散在的リピート
研究開始時の研究の概要

本研究は,その99%以上の機能が未知である『長鎖ノンコーディングRNA(lncRNA)』の機能を,従来はジャンクであると考えられていた『リピート要素(反復配列)』に基づき明らかにすることを目指すために,(i) リピート要素の再定義,(ii) リピート要素を介した「作動エレメント」の同定,(iii) リピート要素に関連する「機能モジュール」の同定,(iv) 作動エレメントと機能モジュールに基づいたlncRNA機能の解明,(v) 生物実験による検証を行う.

研究成果の概要

本研究では、長鎖ノンコーディングRNA(lncRNA)の機能をリピート要素の観点から解明することを目的とした。手法開発として、新規リピート同定ツールREPriseを開発した。またリピートの機能の解明の研究として、脳細胞特異的な発現に関与するリピート要素を発見した。さらに、リピート要素とRNA結合タンパク質の相互作用、R-loop形成への関与を明らかにした。以上より、リピート要素がlncRNAの発現制御や機能に重要な役割を果たしていることが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の学術的意義は、lncRNAの機能解明に向けて、リピート要素という新たな切り口から研究を進めた点にある。新規リピート同定ツールREPriseの開発、脳細胞の特異性関与するリピート要素の同定、リピート要素とRNA結合タンパク質の相互作用の解明、R-loop形成へのリピート要素の関与の発見は、分子制御機構の理解を大きく前進させた。
社会的意義としては、lncRNAの機能解明が、がんや神経変性疾患などの疾患メカニズムの理解や治療法の開発に繋がる可能性がある。リピート要素の観点からlncRNAの発現制御機構を明らかにすることで、疾患関連lncRNAの同定や創薬ターゲットの発見が期待される。

報告書

(5件)
  • 2023 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 9件)

  • [雑誌論文] REPrise: De novo repeat detection using inexact seeding2024

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Takeda, Daisuke Nonaka, Yuta Imazu, Tsukasa Fukunaga, Michiaki Hamada
    • 雑誌名

      biorxiv

      巻: -

    • DOI

      10.1101/2024.01.21.576581

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Landscape of semi-extractable RNAs across five human cell lines2023

    • 著者名/発表者名
      Zeng Chao、Chujo Takeshi、Hirose Tetsuro、Hamada Michiaki
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Research

      巻: 51 号: 15 ページ: 7820-7831

    • DOI

      10.1093/nar/gkad567

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] DeepRaccess: high-speed RNA accessibility prediction using deep learning2023

    • 著者名/発表者名
      Hara Kaisei、Iwano Natsuki、Fukunaga Tsukasa、Hamada Michiaki
    • 雑誌名

      Frontiers in Bioinformatics

      巻: 3 ページ: 1275787-1275787

    • DOI

      10.3389/fbinf.2023.1275787

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Prediction of RNA-protein interactions using a nucleotide language model2022

    • 著者名/発表者名
      Yamada Keisuke、Hamada Michiaki
    • 雑誌名

      Bioinformatics Advances

      巻: 2 号: 1

    • DOI

      10.1093/bioadv/vbac023

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] バイオインフォマティクス:情報科学で生命・医学・薬学研究にブレイクスルーを2023

    • 著者名/発表者名
      浜田道昭
    • 学会等名
      千代田稲門会2023年度定時総会講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] RNA構造予測ソフトウエアの紹介と比較2023

    • 著者名/発表者名
      浜田道昭,栗崎以久男
    • 学会等名
      NPO法人mRNAターゲット創薬研究機構 2023年度 第1回講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] RNAバイオインフォマティクスを用いた核酸医薬研究2023

    • 著者名/発表者名
      浜田道昭
    • 学会等名
      日本核酸医薬学会第8回年会 教育セッション(生物)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] mRNAのトータルデザインに向けた情報技術2023

    • 著者名/発表者名
      浜田道昭
    • 学会等名
      日本核酸医薬学会第8回年会 mRNAシンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 情報科学を用いたmRNA・核酸医薬研究2023

    • 著者名/発表者名
      浜田道昭
    • 学会等名
      第8回 mRNA薬検討会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] バイオインフォマティクス:情報科学で生命・医学・薬学研究にブレイクスルーを2023

    • 著者名/発表者名
      浜田道昭
    • 学会等名
      先進技術研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] バイオインフォマティクス:情報科学で生命・医学・薬学研究にブレイクスルーを2023

    • 著者名/発表者名
      浜田道昭
    • 学会等名
      早稲田大学校友会 稲門医師会 第8回総会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 核酸医薬研究を加速する情報技術の開発と応用2023

    • 著者名/発表者名
      浜田道昭
    • 学会等名
      第453回CBI学会講演会「中分子創薬を革新する計算科学、情報科学の最前線」
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] RNA創薬を加速する情報技術、[S41] 外来性RNAに対する防御機構解明が切り拓くRNA創薬のニューフロンティア2023

    • 著者名/発表者名
      浜田道昭
    • 学会等名
      日本薬学会第144年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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