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生体内に存在する機能性RNAは多くの場合、タンパク質と結合することでその機能を発揮することが知られている。また、両者とも折り畳み構造を取ることが多く、その構造が相互作用の形成に大きな影響を与えると考えられている。RNAとタンパク質の相互作用予測は、その取り得る結合構造の複雑さやバリエーションの多さなどのため未だ確立された予測手法がなく、発展途上かつ挑戦的研究課題であると言える。本研究では、離散最適化法に基づくRNAおよびタンパク質の２次構造予測法を発展させ、RNA-タンパク質相互作用のモデル化を組織的に行い、精度の良い相互作用予測法の開発を目指す。
今年度は、昨年度末に課題に挙げた、塩基アミノ酸間のスコア関数の定量化のためには、進化の過程での配列間の保存情報が有力な手掛かりを与えると考え、まずはRNA配列のみに焦点を絞り、RNA配列の構造アラインメント問題を効率的に解く手法の開発に着手した。具体的には、２本以上の複数のRNA配列同士で、各配列が取り得る構造を考慮しながら同時に配列間の対応付けをとる、いわゆる同時構造アラインメント問題に対して、効率の良い計算手法DAFSを開発した。DAFSでは、構造アラインメント空間上で定義される確率分布を、各２次構造上で定義される確率分布とアラインメント空間上で定義される確率分布の積で近似することで、計算効率の改善に寄与している。また、予測構造アラインメントの精度が最大となるように整数計画問題として定式化を行い、さらにそれを双対分解と呼ばれる最適化法の技術を用いて、整数計画問題を直接解くことよりも高速に解くことが可能となった。既存の構造アラインメントデータ上で網羅的に計算機実験を行った結果、DAFSの予測精度は既存の手法と比べて同等以上、そしてより高速に動作することを実証した。
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