| 研究課題/領域番号 |
25330348
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
佐藤 健吾 慶應義塾大学, 理工学部, 講師 (20365472)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | RNA二次構造 / マルチプルアラインメント / バイオインフォマティクス |
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| 研究概要 |
RNA構造アラインメントは古くから研究されているにも関わらず，未だに計算量が大きいという問題がある．このため，長鎖非コードRNAやRNAウィルスのような比較的長いRNA配列に関しては，「配列を比べる」という基本的な解析すら厳密手法では満足に行えない状況である．本研究では，期待精度最大化と双対分解に基づく革新的なアルゴリズムにより，シュードノットおよび非正規塩基対からなる拡張二次構造やRNA-RNA相互作用による複合二次構造などの複雑な高次構造を考慮したRNA構造アラインメントを高速かつ高精度に計算する手法を開発することを目的とする．本年度は，シュードノットを含む二次構造を考慮したRNA構造アラインメントを可能とするアルゴリズムを開発し，パフォーマンスのチューニングを行った．さらに，構造を持つ機能性RNA遺伝子や構造モチーフの発見アルゴリズムの実現へ向けて，本手法で局所構造アラインメントを可能とするための定式化を行い，それに基づきプロトタイプの実装を行った．現在はアラインメント可能な配列本数は２本のみであるが，既存の手法に比べて高い精度が得られることを確認した．他分子との複合構造を考慮するアラインメントモデルの開発へ向けて，RNA-タンパク質間の塩基・残基レベルでの相互作用を定式化し，機械学習に基づき最適な複合構造を推定するアルゴリズムの開発を行った．現時点では，特徴量の検討が不十分であったり，学習データが不足しているという問題点のために，十分な精度は得られていない．また，本手法で開発した技術を糖鎖インフォマティクスに応用し，マススペクトルから糖鎖構造を推定する手法の開発を行い，既存の手法に比べて非常に高い精度での推定が可能であることを示した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
シュードノットを考慮したRNA構造アラインメントの実装が完了しており，概ね当初の計画通りに進展していると言える．
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| 今後の研究の推進方策 |
局所構造アラインメントの実装を完成させる予定である．非正規塩基対を考慮したRNA二次構造モデルを統合したモデルの設計を行う．さらに，RNA-RNA相互作用，RNA-タンパク質相互作用を考慮した構造マルチプルアラインメントの定式化を行う予定である．
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| 次年度の研究費の使用計画 |
論文投稿料が当初の予定よりも少なく済んだことによる。
次年度計画しているWebアプリケーション用計算機サーバの性能を増強するために使用する。
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