2018 Fiscal Year Research-status Report
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16K17778
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
櫻庭 俊 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 量子生命科学研究部, 主任研究員(任常) (90647380)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 修飾核酸塩基 / RNA / イノシン / N6-メチルアデニン / 自由エネルギー計算 / 分子動力学法 / 力場パラメータ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題の目的は、分子動力学シミュレーションで修飾入り核酸のシミュレーションを行うために必要となる、力場パラメータと呼ばれる値を決定することにある。2017年度までの研究では力場パラメータ作成を自動化するためのパイプラインを作成し、イノシン・N6-メチルアデニンと呼ばれる修飾入り核酸の力場パラメータの作成と検証、ならびにバイオインフォマティクス領域への応用を行った。2018年度ではこれまでの研究で見つかったいくつかの問題を修正し、パラメータの再決定と応用研究の展開を行った。
(1) これまでに作成したパイプラインではRNA塩基の糖結合部分の電荷が若干強く出る問題があった。この問題に対策を取り、電荷の決定プロセスを修正した。
(2) イノシンの力場パラメータを用いて、実験的に得られた二量体形成に伴う自由エネルギー差を再現出来るかの検証を行った。昨年度まではエネルギー差の再現に問題があることがわかっていたが、計算上の種々の問題に対し一つ一つ対策を取ったことで、実験値を非常に正確に再現できることが明らかとなった。本研究結果については論文を投稿した(プレプリント bioRxiv: 10.1101/454124 )が、後に進捗状況に述べる理由により不採録となったため再編し再投稿の予定である。
(3) 本研究計画では自由エネルギー計算を用いた検証を修飾核酸用パラメータ開発の柱の一つとしている。自由エネルギー計算を加速する手法として、2017年度までにREST2法の実装と検証を行ったが、本年度はこれをさらに副次的に展開させた。より一般的な変異に対して利用可なようにツールを整備したことで、核酸の一塩基変異に限らずタンパク質の一残基変異などより一般的な変異に対し自由エネルギー差の計算が可能になった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
下記の2つの問題が起きたことから研究計画に遅延が生じた。
1. 計算に使用していたソフトウェアであるGaussianの新版のバグにより、これまで可能であった計算のいくつかが実行不可能となり、当該機能を自分で再作成する必要が生じたこと
2. イノシンの結合安定性を自由エネルギー計算により予測する論文を投稿したが、投稿のタイミングで全く別グループから出版された論文と内容の一部が重なったため、論文内容を大きく修正して再投稿せざるを得なくなったこと
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度では2018年度までの結果の論文としての出版を目指す。また、パラメータの計算コミュニティへの浸透と、ツールの公開を目指して研究活動を推進する。
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| Causes of Carryover |
2018年度は異動に伴い予算が使用できない期間が年度頭に生じたが、大型計算機計算資源は年度頭の募集で大まかな割り振りが決定する。結果、十分な計算資源を確保できなかった。これに加え、外部プログラムの不具合対応や、プログラムの修正・拡張に用いた時間が多く、計算資源を十分に投入するフェーズではなかった。このため当初予定していた計算資源の投入を見送り、2019年度への繰り越し申請を行った。残額は2019年度に計算機使用代として利用の予定である。
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