修飾塩基を持つRNAの情報解析基盤技術の開発

碱基修饰RNA信息分析基础技术开发

基本信息

批准号：
21H04912
负责人：
浅井潔
金额：
$ 27.04万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04912/
关键词：
RNA修飾塩基 RNA２次構造翻訳効率修飾塩基 mRNA翻訳

项目摘要

生体内に存在する膨大な種類のRNAは、転写後に様々な修飾を受けることで機能・活性が変化している。修飾塩基の含むRNAの２次構造エネルギーパラメータの同定とそのソフトウェアへの組み込み、１分子シークエンサーによる修飾塩基検出技術の開発、およびmRNAの修飾塩基による翻訳効率変化の予測を行うことにより、全転写産物規模でのRNA修飾（エピトランスクリプトーム）に対応したRNAの情報解析基盤を構築することを目指して研究を行なった。既に開発した様々なRNA２次構造情報解析ソフトウェアを基盤として、修飾塩基を含むRNAの２次構造情報解析を実現するため、塩基対測定実験の結果から、２次構造エネルギーパラメータを推定する手法のプロトタイプを開発した。また、機械学習を取り入れたエネルギーパラメータ推定の理論的検討を行なった。さらに、RNA配列中の修飾の種類・位置を同定するため、１分子シークエンサによる修飾塩基検出技術の開発：修飾塩基に対応した１分子シークエンサーのベースコールを行うための確率モデルを構築した。RNA 2次構造は細胞の中で揺らぎ、確率的な振る舞いをする。機能的に重要なRNA2次構造を抽出する有力な方法の１つは、多数の相同RNA配列の構造アラインメントから共通構造を探索することである。そこで、２次構造の熱力学的な確率分布と、アラインメントの確率分布を同時分布として扱うソフトウェアを開発した。さらに、2次構造と機能の関係を正確に分析するために、この確率的な揺らぎを考慮して機能を重要な関係をもつ２次構造特徴を抽出する手法を開発した。

生物体内存在的大量RNA在转录后会经历各种修饰，导致其功能和活性发生变化。通过识别含有修饰碱基的RNA二级结构的能量参数并将其整合到软件中，开发使用单分子测序仪检测修饰碱基的技术，并预测由于mRNA中修饰碱基引起的翻译效率的变化，我们进行了研究旨在构建对应大规模RNA修饰（表观转录组）的RNA信息分析平台。一种根据碱基对测量实验结果估计二级结构能量参数的原型方法，以便基于已开发的各种RNA二级结构信息分析软件来分析含有修饰碱基的RNA的二级结构信息。我们还对结合机器学习的能量参数估计进行了理论研究。此外，为了识别RNA序列中修饰的类型和位置，我们开发了一种使用单分子测序仪检测修饰碱基的技术：我们使用单分子测序仪构建了与修饰碱基相对应的碱基调用的概率模型。 RNA 二级结构在细胞内波动且行为随机。提取功能上重要的RNA二级结构的有效方法之一是从大量同源RNA序列的结构比对中寻找共同结构。因此，我们开发了将二级结构的热力学概率分布和排列概率分布视为联立分布的软件。此外，为了准确分析二级结构与功能之间的关系，我们开发了一种考虑这种随机波动并提取与功能有重要关系的二级结构特征的方法。