タンデム接続されたRNAスイッチのリガンド結合ダイナミクスシミュレーション

串联 RNA 开关的配体结合动力学模拟

• 批准号: 22K12254
• 负责人: 種田 晃人
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Hirosaki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12254/
• 关键词: RNA二次構造; エネルギーランドスケープ; 転写中フォールディング; RNAスイッチ

リガンド結合状態を扱えるプログラムの開発と単一のリボスイッチ配列に対する疎視化シミュレーションの実行を行うことを本年度の大きな目標とした。まずリガンドの吸着を考慮した転写中フォールディングをシミュレートするためのプログラムの開発・検討を行った。このリガンドの吸着に対応したプログラムを用いて、単一のリボスイッチ配列に対して転写中ダイナミクスシミュレーションを行った。単純な実装を行った場合、RNA構造ダイナミクスのシミュレーションは計算量が配列長の増加に対して急激に増加する点が問題となるが、粗視化されたエネルギーランドスケープを効率的に探索する独自手法を用いることで、150塩基程度の配列長をもつ既知リボスイッチ配列に対して、効率的にシミュレーションを実行することができた。シミュレーションに用いた既知リボスイッチ配列は、実験によりRNAスイッチとして機能することが文献にて報告されているものを用いた。シミュレーション結果と文献データとの比較を行い、本研究課題で開発した手法の性能について検討を行った。本研究課題で開発した「リガンドの吸着を考慮した転写中フォールディングシミュレーション手法」を用いて、テストに利用したリボスイッチ配列のRNAスイッチとしての動作（例えば、溶液中のリガンドの有無に応じて、リボスイッチ配列の下流にある遺伝子の発現抑制に関連した構造が変化する）をシミュレートすることができた。

今年的主要目标是开发一个可以处理配体结合状态的程序，并对单个核糖开关序列进行稀疏可视化模拟。首先，我们开发并研究了一个程序来模拟转录过程中的折叠，其中考虑了配体吸附。使用与这种配体吸附兼容的程序，我们对单个核糖开关序列进行了转录动力学模拟。当简单实现时，RNA结构动力学的模拟会遇到计算量随着序列长度的增加而迅速增加的问题，但这种独特的方法有效地探索了粗粒度的能量景观，通过使用 ，我们能够有效地进行模拟。序列长度约为150个碱基的已知核糖开关序列。模拟中使用的已知核糖开关序列是文献中报道的通过实验充当RNA开关的序列。我们将模拟结果与文献数据进行了比较，并检查了为本研究主题开发的方法的性能。使用本研究项目中开发的“考虑配体吸附的转录折叠模拟方法”，我们研究了测试中用作 RNA 开关的核糖开关序列的行为（例如，取决于配体的存在或不存在）我们能够模拟与抑制位于开关序列下游的基因表达相关的结构变化。