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

预测 RNA 修饰引起的结构和功能变化的理论科学基础的发展

基本信息

批准号：
22H03686
负责人：
小関準
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H03686/
关键词：
RNA修飾構造変化機能変化理論科学位相幾何学

项目摘要

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。

生物分子的“结构与功能”之间存在着非常强的相关性，因此当生物分子中引入修饰基团时，会引起其自身结构的变化以及与结合分子的相互作用，从而提高其生物功能。据报道，有可能今年，我们将使用持久同源性（一种应用拓扑学的结构分析方法）来提取由分子修饰的存在或不存在等微小结构变化引起的分子间相互作用变化所引起的大结构变化。一个平台此外，我们能够提取氢键变化，从而在整个结构中传播这种大的结构变化。我们相信，这个结构变化提取方法平台的完成，朝着阐明RNA修饰带来的分子间相互作用和蛋白质结合的差异迈出了重要一步，这也是本研究的目标。我们目前正在构建一个自动提取范德华相互作用并确定其强度的技术平台，一旦这项技术完成，我们将能够定性地讨论分子间相互作用强度的变化。与此同时，我们的研究合作者、藤田保健大学的日立助理教授使用他创建的结构变化分析平台来验证是否可以从理论上解释由于蛋白质修饰的存在或不存在而导致的表型差异，发现有效的结构变化。提出了可以支持所提出的方法的更改。此外，还表明还可以从理论上验证与该蛋白质修饰具有相同效果的氨基酸取代。