本研究開発課題では、クライオ電子顕微鏡法、核磁気共鳴法、インシリコ計算技術の融合を図ることで、RNA標的創薬に資するRNAおよびその複合体の機能・構造解析基盤の開発を推進した。その結果、下記に記載する計画通りの成果を得た。
クライオ電子顕微鏡によるRNAおよびその複合体の機能・構造解析基盤技術の開発では、RNAの立体構造解析法およびRNA-タンパク質複合体の高分解能構造解析法の開発と、RNA医薬品の透過性・標的到達性を向上させる技術開発を進め、以下の成果を得た。
1. クライオ電子顕微鏡で解析困難な25kD程度のRNAの構造を低分解能ではあるが解析。
2. RNA-タンパク質と低分子複合体の構造解析の分解能向上。
3. Exportin 5, Ran-GTP, pre-miRNA複合体形成時の構造変化解明。
4. RNAの細胞内動態を観察する技術を開発。等
核磁気共鳴法によるRNAおよびその複合体の機能・構造解析基盤技術の開発では、追加1項目を含む以下の成果を得た。
1. 高分子量RNA構造平衡解析技術の確立: 脳心筋炎ウイルスのJ-K-Stドメインが複合体形成時の特徴を構造平衡中に持つ事でeIF4Gに結合する事を解明。構造平衡に基づくTPPリボスイッチの遺伝子発現制御機構を解明。
2. RNAの動的平衡制御法の確立: 標的複合体の構造平衡を通じたVEGFアプタマーの阻害活性制御に成功。pre-miR-21のプロトン化に伴う阻害剤L50の活性低下機構を構造平衡の観点から解明。
3. RNA-タンパク質相互作用NMR解析技術の確立: RNAヘリカーゼDDX3XとRNAの相互作用による細胞内顆粒形成機構を解明。
4. RNA-Mg²⁺相互作用のNMR解析: RNA 105種のMg²⁺イオン結合を参画企業と解析体制を整え、データを収集。
実証に基づくRNAおよびその複合体のインシリコ構造解析技術の開発では、以下の成果を得た。
1. RNA複合体の分子動力学シミュレーション手法開発のため、量子化学計算ソフトを整備し人工・修飾塩基力場を作成。
2. 多価イオンを含む系の従来の周期的に原子が並んでいるという仮定をなくし、理論的に従来同等速度実現可能な静電場計算法を提案。
3. RNA-薬物分子複合体ドッキングソフトは、Mg²⁺のRNA結合位置を統計的に予測し、Mg座標欠損の有無によらず精度3Å・正答率60％を達成し薬物スクリーニング計算を実現。共用サーバ利用でRNAのMg²⁺有無・リガンド有無の100以上の系を計算し、有益な知見を取得。
4.リガンド結合サイト未知のRNAでも自動的に複合体形成可能な高精度MDドッキング計算を開発。
5. RNA-人工RNAの系を生成し、Tm予測シミュレーション計算法を開発、適用。