Prediction and validation of regulatory variants based on DNA/RNA-protein complex structures

2022年度にはDNA・RNAとタンパク質が結合したPDBの構造およびAlphaFoldDBの予測構造を網羅的に収集し、タンパク質と塩基の相互作用に影響しうるゲノム変異を評価する予測手法を開発の基盤を構築した。まず、転写因子やDNA・RNA結合タンパク質とそれらが認識する塩基配列モチーフをSELEX、JASPAR、CIS-BP、ENCODEなどのデータベースから取得した。これらの遺伝子がコードするタンパク質をPDBにおいて検索し、DNA・RNAとの結合状態での立体構造を（ホモログを含めて）網羅的に収集し、結合しているDNA・RNA配列とモチーフを比較し、精度の高いデータセットを作成した。DNA・RNAとタンパク質との複合体構造に含まれる個々の塩基（対）について、タンパク質原子とのコンタクトや水素結合を網羅的に評価し、塩基変異が起こった時にタンパク質構造と衝突や水素結合の消失等の不安定化がおこりうる塩基を同定し、塩基配列モチーフにおいてDNA・RNA-タンパク質相互作用を障害しうる塩基変異を推定するためのデータを構築した。DNA・RNA結合タンパク質には構造解析がまだされていないものも多くあるため、これらについては、AlphaFoldDBの予測構造を用いることを検討している。AlphaFoldDBは単一サブユニットのタンパク質の状態で構造予測を行っているため、DNA・RNAとの結合構造をモデリングする必要があり、ロイシンジッパーやZincフィンガーについては既知のDNA結合構造モチーフを鋳型としてDNA結合構造の作成を試み、これらの結合構造についてもゲノム変異をタンパク質に結合した塩基と関連付け、変異の効果予測を行う。

2022年度にはDNA・RNAとタンパク質が結合したPDBの構造およびAlphaFoldDBの予測構造を網羅的に収集し、タンパク質と塩基の相互作用に影響しうるゲノム変異を評価する予測手法を開発の基盤を構築した。まず、転写因子やDNA・RNA結合タンパク質とそれらが認識する塩基配列モチーフをSELEX、JASPAR、CIS-BP、ENCODEなどのデータベースから取得した。これらの遺伝子がコードするタンパク質をPDBにおいて検索し、DNA・RNAとの結合状態での立体構造を（ホモログを含めて）網羅的に収集し、結合しているDNA・RNA配列とモチーフを比較し、精度の高いデータセットを作成した。DNA・RNAとタンパク質との複合体構造に含まれる個々の塩基（対）について、タンパク質原子とのコンタクトや水素結合を網羅的に評価し、塩基変異が起こった時にタンパク質構造と衝突や水素結合の消失等の不安定化がおこりうる塩基を同定し、塩基配列モチーフにおいてDNA・RNA-タンパク質相互作用を障害しうる塩基変異を推定するためのデータを構築した。DNA・RNA結合タンパク質には構造解析がまだされていないものも多くあるため、これらについては、AlphaFoldDBの予測構造を用いることを検討している。AlphaFoldDBは単一サブユニットのタンパク質の状態で構造予測を行っているため、DNA・RNAとの結合構造をモデリングする必要があり、ロイシンジッパーやZincフィンガーについては既知のDNA結合構造モチーフを鋳型としてDNA結合構造の作成を試み、これらの結合構造についてもゲノム変異をタンパク質に結合した塩基と関連付け、変異の効果予測を行う。