Development of Theoretical Science Basis for Predicting Structural and Functional Changes Induced by RNA Modifications

生体内分子の『構造と機能』の間には非常に強い相関があるため、生体分子に修飾基が入ることで、自身の構造変化や結合分子との相互作用変化が誘導され、生体内機能が変化する可能性が報告されている。本年度は、位相幾何学を応用した構造解析手法の一つであるパーシステントホモロジーを用いて、分子修飾の有無のような小さな構造変化がもたらす分子間相互作用変化を介した大きな構造変化を抽出するためのプラットフォームを確立することができた。さらに、この大きな構造変化を構造全体に伝搬する水素結合変化も抽出することができた。この構造変化抽出手法プラットフォームの完成は、本研究の目的であるRNA修飾がもたらす分子間相互作用やタンパク質結合の違いを明らかにするための大きな１ステップが構築できたと考えている。現在、van der Waals相互作用を自動抽出し、その強弱を判定するための技術基盤の構築を進めており、その技術を完成させることができれば、分子間相互作用の強弱の変化も定性的に議論することを可能にすることができる。並行して研究協力者である藤田医科大学の常陸助教のタンパク質修飾の有無による表現型の違いを理論科学的に説明できるのかどうかを、作成した構造変化解析プラットフォームを用いて検証したところ、実験結果をサポートすることができる有効な構造変化を提唱していることが分かった。さらに、このタンパク質修飾と同様の効果を示すアミノ酸置換も理論科学的に検証することも可能であることが示された。

生体内分子の『構造と機能』の間には非常に強い相関があるため、生体分子に修飾基が入ることで、自身の構造変化や結合分子との相互作用変化が誘導され、生体内機能が変化する可能性が報告されている。本年度は、位相幾何学を応用した構造解析手法の一つであるパーシステントホモロジーを用いて、分子修飾の有無のような小さな構造変化がもたらす分子間相互作用変化を介した大きな構造変化を抽出するためのプラットフォームを確立することができた。さらに、この大きな構造変化を構造全体に伝搬する水素結合変化も抽出することができた。この構造変化抽出手法プラットフォームの完成は、本研究の目的であるRNA修飾がもたらす分子間相互作用やタンパク質結合の違いを明らかにするための大きな１ステップが構築できたと考えている。現在、van der Waals相互作用を自動抽出し、その強弱を判定するための技術基盤の構築を進めており、その技術を完成させることができれば、分子間相互作用の強弱の変化も定性的に議論することを可能にすることができる。並行して研究協力者である藤田医科大学の常陸助教のタンパク質修飾の有無による表現型の違いを理論科学的に説明できるのかどうかを、作成した構造変化解析プラットフォームを用いて検証したところ、実験結果をサポートすることができる有効な構造変化を提唱していることが分かった。さらに、このタンパク質修飾と同様の効果を示すアミノ酸置換も理論科学的に検証することも可能であることが示された。