核 酸 は 1 8 6 8 年 ︵ 一 説 に よ る と 1 8 6 9 年 ︶ に フ リ ー ド リ ッ ヒ ・ ミ ー シ ャ ー に よ り 発 見 さ れ た 。 細 胞 核 内 か ら 発 見 さ れ た た め 、 核 酸 と 命 名 さ れ た 。 そ の 後 、 核 を 持 た な い 原 核 生 物 か ら も 核 酸 が 発 見 さ れ た が 、 名 称 が 変 わ る こ と は な か っ た 。 1 9 3 9 年 、 T o r b j ö r n C a s p e r s s o n 、 J e a n B r a c h e t 、 J a c k S c h u l t z ら に よ り R N A が タ ン パ ク 質 合 成 に 関 与 し て い る と い う 説 が 提 唱 さ れ た 。 そ の 後 H u b e r t C h a n t r e n n e は R N A が リ ボ ソ ー ム に 対 し て タ ン パ ク 質 情 報 を 伝 達 す る と い う 役 割 が あ る こ と を 解 明 し た 。 1 9 6 4 年 に は ロ バ ー ト ・ W ・ ホ リ ー が 出 芽 酵 母 の t R N A の 配 列 と 構 造 を 解 明 し 、 1 9 6 8 年 に ノ ー ベ ル 生 理 学 賞 を 受 賞 し た 。 1 9 7 6 年 に は バ ク テ リ オ フ ァ ー ジ M S 2 の レ プ リ カ ー ゼ 遺 伝 子 の R N A 配 列 が 決 定 さ れ た [ 1 ] 。
核酸の構造と核酸塩基。左:RNA / 右:DNA
R N A の 核 酸 塩 基 は ア デ ニ ン ( A ) 、 グ ア ニ ン ( G ) 、 シ ト シ ン ( C ) 、 ウ ラ シ ル ( U ) の 4 種 で 構 成 さ れ て い る 。 ア デ ニ ン 、 グ ア ニ ン 、 シ ト シ ン は D N A に も 同 じ 構 造 が 見 ら れ る が 、 D N A に お け る チ ミ ン ( T ) が R N A で は ウ ラ シ ル に 置 き 換 わ っ て お り 、 相 補 的 な 塩 基 は ア デ ニ ン と な る 。 チ ミ ン と ウ ラ シ ル は 共 に ピ リ ミ ジ ン 環 を 持 つ 非 常 に 似 た 塩 基 で あ る 。
シ ト シ ン が 化 学 分 解 さ れ る と ウ ラ シ ル が 生 成 さ れ て し ま う た め 、 D N A で は ウ ラ シ ル の 代 わ り に チ ミ ン が 用 い ら れ る よ う に な っ た 。 こ れ に よ り シ ト シ ン の 分 解 に よ り 誤 っ て 生 成 し て し ま っ た ウ ラ シ ル を 検 出 し 、 修 復 す る こ と が 可 能 に な る な ど の 利 点 が 生 じ た 。
主 に 生 化 学 に お い て 、 生 体 高 分 子 の 特 定 の 官 能 基 を メ チ ル 化 や ア セ チ ル 化 な ど で 変 化 さ せ 、 機 能 を 活 性 や 反 応 性 を 変 化 さ せ る こ と を ﹁ 化 学 修 飾 ﹂ ︵ あ る い は 単 に ﹁ 修 飾 ﹂ ︶ と い う [ 2 ] 。 R N A に は 修 飾 が な さ れ た 様 々 な 修 飾 R N A が 存 在 し 、 そ れ ぞ れ が 異 な る 役 割 を 持 つ 。 シ ュ ー ド ウ リ ジ ン ︵ プ ソ イ ド ウ リ ジ ン , e n : P s e u d o u r i d i n e , Ψ ︶ や 2 ' - O - メ チ ル 化 修 飾 は 比 較 的 多 く 見 ら れ る 修 飾 で あ る 。 リ ボ チ ミ ジ ン ( T , r T ) 、 シ ュ ー ド ウ リ ジ ン ( Ψ ) は t R N A の T Ψ C ル ー プ に よ く 見 ら れ る 。 ア デ ノ シ ン が 脱 ア ミ ノ 化 さ れ た イ ノ シ ン ( I ) は 、 R N A エ デ ィ テ ィ ン グ に よ り 生 ず る も の と t R N A の 部 位 特 異 的 に 生 ず る も の が 知 ら れ 、 グ ア ノ シ ン に 似 た 性 質 を 持 つ 。 他 に も 約 1 0 0 種 の 修 飾 塩 基 が 存 在 し て い る が 、 全 容 は 解 明 さ れ て い な い 。
RNAは通常一本の鎖状に連なるポリヌクレオチド であり[3] 、RNA鎖上に遺伝子コードがあるものをプラス鎖RNA 、相補的なRNA鎖にコードが現れるものをマイナス鎖RNA と呼ぶ。
一本鎖のRNAは自由度が高く高次構造を形成する。
RNAの構造的特徴として、DNAには存在しない 2'位のヒドロキシ基 が存在するというものがある。
DNA とRNA はともにヌクレオチド の重合体である核酸 であるが、両者の生体内の役割は明確に異なっている。DNAは主に核の中で情報の蓄積・保存、RNAはその情報の一時的な処理を担い、DNAと比べて、必要に応じて合成・分解される頻度は顕著である。DNAとRNAの化学構造の違いの意味することの第一は「RNAはDNAに比べて不安定である」。両者の安定の度合いの違いが、DNAは静的でRNAは動的な印象を与える。
D N A と R N A の 化 学 構 造 の 違 い の 第 一 は 、 ヌ ク レ オ チ ド 中 の 糖 は 、 R N A は リ ボ ー ス で 、 D N A は 2 ' 位 の 水 酸 基 が 水 素 で 置 換 さ れ た 2 ' - デ オ キ シ リ ボ ー ス で あ る 点 に あ る 。 こ の た め 、 D N A で は リ ボ ー ス が C 2 ' - エ ン ド 型 構 造 を 取 る が 、 R N A で は 2 ' 位 の ヒ ド ロ キ シ 基 の 存 在 に よ り 立 体 障 害 が 生 じ 、 リ ボ ー ス が C 3 ' - エ ン ド 型 構 造 を 取 る 。 こ れ に 伴 っ て 、 D N A は B 型 ら せ ん 構 造 を 取 り や す く 、 R N A は A 型 ら せ ん 構 造 を 取 り や す く な る と い う 違 い が 生 じ る 。 こ の 結 果 R N A の ら せ ん 構 造 は メ ジ ャ ー グ ル ー ブ が 深 く 狭 く な り 、 マ イ ナ ー グ ル ー ブ が 浅 く 広 く な る 。 ら せ ん 構 造 に つ い て の 詳 細 は 、 記 事 二 重 ら せ ん に 詳 し い も の が 載 っ て い る 。
D N A と 比 較 す る と 、 R N A は 一 般 に 不 安 定 で あ る 。 R N A に 存 在 す る 2 ' 位 水 酸 基 の 酸 素 に は 孤 立 電 子 対 が 2 つ あ る た め 、 例 え ば 、 塩 基 性 条 件 下 、 隣 接 し た リ ン 酸 は 水 酸 基 か ら 求 核 攻 撃 を 受 け 、 ホ ス ホ ジ エ ス テ ル 結 合 が 切 れ 、 主 鎖 が 開 裂 す る な ど D N A と 比 べ て 不 安 定 で あ る 。 こ の 特 性 か ら 、 翻 訳 の 役 割 を 終 え た m R N A を 直 ち に 分 解 す る こ と が 可 能 に な る ︵ バ ク テ リ ア で は 数 分 、 動 物 細 胞 で も 数 時 間 後 に は 分 解 さ れ る ︶ 。 安 定 R N A で は 1 本 鎖 に 水 素 結 合 を 形 成 し 、 ら せ ん 構 造 と な る な ど 、 多 様 な 二 次 構 造 、 三 次 構 造 を 取 り 、 安 定 性 を 増 し て い る 。
構 成 す る 塩 基 に も 違 い が あ る 。 R N A を 構 成 す る 塩 基 は A 、 C 、 G 、 U の 4 種 だ が 、 大 多 数 の 生 物 の D N A で は U の 代 わ り に T が 用 い ら れ る 。 こ れ は 配 列 情 報 の 同 一 性 を 保 持 す る た め と 考 え ら れ る 。
と い う の も 、 塩 基 C は 脱 ア ミ ノ 化 と い う 反 応 に よ っ て U に 変 化 す る こ と が あ る 。 最 初 か ら U だ っ た も の と C か ら 変 異 し た U は ︵ 1 本 鎖 の R N A で あ れ ば ︶ 区 別 不 可 能 で 、 元 の 配 列 が 分 か ら な く な っ て し ま う 。 こ れ に 対 し D N A で 用 い ら れ る 塩 基 T は 、 分 子 の 構 造 的 に U に 自 然 に 変 わ る こ と は 容 易 に は 起 こ ら な い の で 、 U を 本 来 含 ん で い な い D N A で あ れ ば C が 脱 ア ミ ノ 化 を 起 こ し て も 容 易 に 認 識 で き る 。 以 上 の こ と か ら 、 U の 代 わ り に T を 用 い る 方 が 有 利 な の で D N A で は そ れ が 一 般 的 に な っ た と 考 え ら れ る 。
DNAとRNAの物理化学的性質について。DNAとRNAはともに紫外線 である波長260nm付近に吸収極大を持ち、230nm付近に吸収極小を持つ。この吸光度はタンパク質の280nmよりもずっと大きいが、これはDNAとRNAがプリン またはピリミジン を塩基として有するためである。ただし、二重らせんを形成しているDNAの場合、溶液を加熱するとその吸光度は増す(濃色効果)。これは、DNAは規則正しい2重らせん構造を有しているため、全体の吸光度が個々の塩基の吸光度の総和より小さい(淡色効果)が、加熱により2重らせん構造が解け(核酸の変性)、個々の塩基が自由になり、独自に光を吸収するためである。また、DNAとRNAはアルカリ溶液中で挙動が異なる。RNAは弱塩基でも容易に加水分解するが、DNAは安定して存在する。
R N A は 転 写 と い う 作 用 に よ っ て 合 成 さ れ る 。 転 写 は 専 ら D N A を 鋳 型 と し て 行 わ れ 、 そ こ に は 複 数 の 酵 素 が 関 与 す る 。
D N A を 基 に 転 写 が 行 わ れ る 場 合 、 D N A ヘ リ カ ー ゼ と い う 酵 素 が 2 本 鎖 を 一 時 的 に 1 本 鎖 に 分 割 し 、 そ の 1 本 鎖 に R N A ポ リ メ ラ ー ゼ と い う 別 の 酵 素 が 結 合 す る こ と で D N A に 相 補 的 な R N A が 合 成 さ れ る 。
R N A を 鋳 型 と す る R N A ポ リ メ ラ ー ゼ も 存 在 す る 。 例 え ば 、 あ る 種 の R N A ウ イ ル ス ︵ ポ リ オ ウ イ ル ス な ど ︶ は こ の よ う な タ イ プ の R N A ポ リ メ ラ ー ゼ を 用 い て 、 自 ら の 持 つ R N A を 増 幅 さ せ る 。 ま た 多 く の 生 命 体 で は 、 こ の 種 の R N A ポ リ メ ラ ー ゼ が R N A 干 渉 に 必 要 だ と い う こ と が 知 ら れ て い る 。
鋳 型 と な る 塩 基 配 列 に は 、 R N A の 合 成 を ど こ か ら 始 め て ど こ で 終 え る か の 目 印 が 存 在 す る ︵ プ ロ モ ー タ ー ・ タ ー ミ ネ ー タ ー ︶ 。
伝 令 R N A は 、 メ ッ セ ン ジ ャ ー R N A 、 m R N A と も 呼 ば れ 、 細 胞 中 で タ ン パ ク 質 合 成 部 位 で あ る リ ボ ソ ー ム に D N A の 情 報 を 伝 え る 役 割 を す る R N A で あ る 。 遺 伝 情 報 を も と に タ ン パ ク 質 が 合 成 さ れ る 場 合 に は 、 R N A ポ リ メ ラ ー ゼ の 働 き に よ り 、 D N A に 対 し て 相 補 的 な 配 列 を 持 つ m R N A が 転 写 さ れ 、 次 に リ ボ ソ ー ム に よ り 、 m R N A の 配 列 に 基 づ い た タ ン パ ク 質 の 合 成 が 行 わ れ る ︵ 翻 訳 ︶ 。 こ の よ う に 、 D N A が い っ た ん R N A へ と 転 写 さ れ 、 R N A を 鋳 型 と し て タ ン パ ク 質 へ の 翻 訳 が 行 わ れ る と い う 、 一 連 の 遺 伝 情 報 の 流 れ を セ ン ト ラ ル ド グ マ と 呼 ぶ 。 セ ン ト ラ ル ド グ マ は タ ン パ ク 質 が 遺 伝 子 産 物 で あ る こ と を 前 提 と し て い る た め 、 ノ ン コ ー デ ィ ン グ R N A 遺 伝 子 の 場 合 に は 当 て は ま ら な い と 解 釈 さ れ て い る 。 一 定 の 時 間 が 経 過 す る と 、 m R N A は R N A 分 解 酵 素 の 働 き に よ り ヌ ク レ オ チ ド へ と 分 解 さ れ る 。 多 く の 場 合 、 m R N A は 短 命 で あ る が ︵ 大 腸 菌 で は 約 5 分 と も い わ れ て い る ︶ 、 哺 乳 類 の 精 子 中 に 見 ら れ る よ う に 、 極 端 に 安 定 な m R N A も 知 ら れ て い る 。
運 搬 R N A は 、 ト ラ ン ス フ ァ ー R N A 、 t R N A と も 呼 ば れ 、 タ ン パ ク 質 を 合 成 す る 翻 訳 の 際 に 、 特 定 の ア ミ ノ 酸 を リ ボ ソ ー ム 内 部 へ と 導 入 す る R N A で あ る 。 7 4 - 9 3 塩 基 か ら な る 短 い R N A 鎖 で あ る 。 ア ミ ノ 酸 結 合 部 位 と 、 m R N A の コ ド ン と 水 素 結 合 を 作 る た め の ア ン チ コ ド ン 部 位 を 持 つ 。 非 コ ー ド R N A ︵ 下 記 参 照 ︶ の 一 種 で あ る 。
リ ボ ソ ー ム R N A ( r R N A ) は 、 細 胞 内 で タ ン パ ク 質 合 成 を 行 う リ ボ ソ ー ム を 構 成 し て い る R N A で あ る 。 真 核 生 物 の リ ボ ソ ー ム の r R N A は 4 本 の R N A 鎖 ( 1 8 S , 5 . 8 S , 2 8 S , 5 S ) か ら 構 成 さ れ て い る 。 こ の う ち の 3 つ は 核 小 体 で 合 成 さ れ 、 残 り の 1 つ は 他 の 部 位 で 合 成 さ れ る 。 r R N A は 非 常 に 大 量 に 存 在 す る 種 の R N A で あ り 、 典 型 的 な 真 核 細 胞 に 存 在 す る R N A の 少 な く と も 8 0 % が r R N A と し て 存 在 し て い る ︵ t R N A : 1 0 数 % 、 m R N A : 数 % ︶ 。
ノ ン コ ー デ ィ ン グ R N A ( n c R N A ) は 、 タ ン パ ク 質 に 翻 訳 さ れ な い R N A の 総 称 で あ る 。 最 も 有 名 な も の と し て は 、 前 述 の 運 搬 R N A と リ ボ ソ ー ム R N A が 挙 げ ら れ る 。 こ の 2 つ は ど ち ら も 翻 訳 に 関 連 し て い る が 、 1 9 9 0 年 代 後 半 か ら は 新 し い タ イ プ の ノ ン コ ー デ ィ ン グ R N A の 発 見 が 相 次 ぎ 、 ノ ン コ ー デ ィ ン グ R N A は 以 前 に 考 え ら れ て い た よ り も 重 要 な 役 割 を 果 た し て い る 可 能 性 が あ る と 考 え ら れ る よ う に な っ た 。
1 9 9 0 年 代 後 半 か ら 2 0 0 0 年 代 前 半 に か け て 、 ヒ ト を は じ め と す る 高 等 生 物 の 細 胞 で は 複 雑 な 転 写 が 行 わ れ て い る 証 拠 が 得 ら れ て き た 。 こ れ は 生 物 学 に お い て R N A が よ り 広 い 領 域 で 、 特 に 遺 伝 子 発 現 の 調 節 に 用 い ら れ て い る と い う 可 能 性 を 指 摘 す る も の で あ っ た 。 特 に ノ ン コ ー デ ィ ン グ R N A の 一 種 で あ る マ イ ク ロ R N A ( m i R N A ) は 、 線 虫 か ら ヒ ト に 至 る ま で の 多 く の 後 生 動 物 で 見 ら れ 、 他 の 遺 伝 子 の 制 御 と い っ た 重 要 な 役 割 を 果 た し て い る こ と が 明 ら か に さ れ た 。
2 0 0 4 年 に R a s s o u l z a d e g a n の グ ル ー プ は 、 R N A が 生 殖 細 胞 系 に 何 ら か の 影 響 を 及 ぼ し て い る と い う 説 を N a t u r e 誌 に 投 稿 し た 。 こ れ が 実 際 に 確 認 さ れ れ ば 、 従 来 の 遺 伝 学 に 大 き な 影 響 を 与 え 、 D N A - R N A の 役 割 や 相 互 作 用 に 関 す る 多 く の 謎 が 解 明 さ れ る と 考 え ら れ て い る 。 2 0 1 5 年 、 ペ ン シ ル バ ニ ア 大 学 の T r a c y L . B a l e ら は 、 精 子 中 の マ イ ク ロ R N A の 発 現 量 が 子 に 伝 わ り 、 父 の 獲 得 形 質 が 子 に 受 け 継 が れ る こ と を 明 ら か に し た [ 4 ] 。 彼 女 ら は 、 オ ス の マ ウ ス に 過 度 な ス ト レ ス を 与 え て 、 そ の マ ウ ス を メ ス の マ ウ ス と 交 配 さ せ た 。 生 ま れ た マ ウ ス に 過 度 な ス ト レ ス を 与 え た と こ ろ 、 ス ト レ ス に 対 す る 耐 性 が 父 の マ ウ ス よ り も 高 く な っ て い た 。 彼 女 ら は 、 そ の 原 因 と し て マ イ ク ロ R N A を 挙 げ た 。 彼 女 ら は 父 の マ ウ ス の 精 子 中 の マ イ ク ロ R N A の 発 現 量 が 増 加 し て い る こ と を 発 見 し 、 こ の マ イ ク ロ R N A が 受 精 卵 内 の m R N A を 破 壊 し て い る 事 実 を 明 ら か に し た 。 こ れ ら の こ と は 、 父 が 獲 得 し た 形 質 が マ イ ク ロ R N A を 通 し て 子 に 伝 わ る こ と を 示 唆 し て い る 。
タンパク質によく用いられる20種のアミノ酸と比較すると、RNAは4つの核酸塩基しか持たないにもかかわらず、ある種のRNAは酵素活性 を持っており、それらはリボザイム (ribozyme = ribose + enzyme) と呼ばれている。RNA鎖の切断や結合を行うRNA触媒も存在しており、ペプチド 鎖の合成を行うリボソーム中でもRNAが触媒活性中心となっている。
二 重 鎖 R N A ( d s R N A ) は 、 2 本 の 相 補 的 な 配 列 を 持 つ R N A 鎖 が D N A に 見 ら れ る よ う な 二 重 鎖 を 組 ん だ も の で あ る 。 d s R N A は あ る 種 の R N A ウ イ ル ス の 持 つ 遺 伝 情 報 部 位 や ミ ト コ ン ド リ ア D N A 内 の r R N A 、 t R N A な ど に 見 ら れ る 。 真 核 生 物 で は R N A 干 渉 の 引 き 金 と な っ た り 、 s i R N A 生 成 の 中 間 体 と な っ て い る ︵ s i R N A は m i R N A と し ば し ば 混 同 さ れ る 。 s i R N A は 二 重 鎖 で あ る が 、 m i R N A は 1 本 鎖 で あ る ︶ 。 未 成 熟 m i R N A な ど で は 、 1 本 鎖 で あ っ て も 分 子 内 で ヘ ア ピ ン 構 造 を 取 る 部 分 が 存 在 し て い る 。
R N A ワ ー ル ド 仮 説 は 、 生 命 が 発 生 し た 頃 に は R N A が 遺 伝 情 報 の 維 持 ︵ 現 在 の D N A の 役 割 ︶ と 、 酵 素 の よ う な 生 化 学 的 触 媒 の 両 方 の 役 割 を 担 っ て い た と す る 仮 説 で あ る 。 こ れ は 無 生 物 的 な 環 境 下 に 於 い て R N A が D N A と 比 較 し て 容 易 に 合 成 さ れ る こ と な ど を 根 拠 と し て い る 。
こ の 仮 説 で は 生 物 は 遺 伝 情 報 ︵ ゲ ノ ム ︶ の 貯 蔵 媒 体 と し て R N A を 使 用 し 、 そ の 後 の 変 異 と 進 化 に よ り D N A と タ ン パ ク 質 が 徐 々 に 台 頭 し て き た と 考 え ら れ て い る 。 た だ し R N A は D N A と 違 っ て 相 補 性 が 確 保 さ れ て お ら ず 、 修 飾 を 受 け や す い 不 安 定 な 分 子 で あ り 、 生 物 に お い て ゲ ノ ム を 安 定 に 保 持 す る 機 能 は 主 に D N A が 担 っ て い る 。 一 方 で 、 非 生 物 の 特 性 を 併 せ 持 つ ウ イ ル ス で は 、 ゲ ノ ム を 持 つ R N A ウ イ ル ス と し て は 、 プ ラ ス 鎖 の も の ︵ コ ロ ナ ウ イ ル ス な ど ︶ と マ イ ナ ス 鎖 の も の ︵ イ ン フ ル エ ン ザ ウ イ ル ス な ど ︶ の 両 方 が 見 つ か っ て い る 。 現 時 点 ︵ 2 0 0 6 年 ︶ で は 、 ゲ ノ ム の 保 持 に D N A で は な く て R N A を 用 い て い る の は ウ イ ル ス だ け で あ る と 考 え ら れ て い る ︵ ウ イ ル ス に は ゲ ノ ム の 保 持 媒 体 に R N A を 用 い て い る も の と D N A を 用 い て い る も の の 2 種 類 が あ る ︶ 。
機 能 性 の 1 本 鎖 R N A は 、 タ ン パ ク 質 と 同 じ よ う に 特 別 な 三 次 構 造 を 取 る こ と が 要 求 さ れ る 。 三 次 構 造 の 形 成 で は 、 水 素 結 合 が 駆 動 力 と な っ て い る 。 二 次 構 造 で 表 現 可 能 な ﹁ 部 位 ﹂ と し て 、 ヘ ア ピ ン ル ー プ や バ ル ジ 、 イ ン タ ー ナ ル ル ー プ な ど が 存 在 す る 。 R N A の 二 次 構 造 は 水 素 結 合 部 位 や ド メ イ ン な ど の 組 み 合 わ せ を 自 由 エ ネ ル ギ ー に つ い て 計 算 し 、 コ ン ピ ュ ー タ ー で あ る 程 度 予 測 す る こ と が で き る 。
RNAi(RNA interfernce、RNA干渉)とはsiRNA (small interfering RNA)または二本鎖RNA(double stranded RNA、dsRNA)によって配列特異的に遺伝子 の発現が抑制される現象である。
二 本 鎖 R N A ( d o u b l e s t r a n d e d R N A 、 d s R N A ) は D i c e r と 呼 ば れ る R N a s e I I I 酵 素 に よ っ て 約 21 〜 25 塩 基 長 の 短 鎖 二 本 鎖 R N A に 切 断 さ れ る 。 こ の 短 鎖 二 本 鎖 R N A 断 片 を s i R N A ( s m a l l i n t e r f e r i n g R N A ) と よ ぶ 。 そ の s i R N A 二 量 体 は R I S C ( R N A - i n d u c e d s i l e n c i n g c o m p l e x ) と 呼 ば れ る A r g o n a u t e ( A g o ) タ ン パ ク 質 を 含 む 複 合 体 に 取 り 込 ま れ る 。 そ の 後 、 タ ー ゲ ッ ト と な る m R N A と 塩 基 対 合 す る s i R N A ︵ ガ イ ド 鎖 ︶ を 残 し 、 そ の 反 対 鎖 で あ る パ ッ セ ン ジ ャ ー 鎖 は A g o タ ン パ ク 質 に よ っ て 切 断 さ れ 分 解 さ れ る 。 残 っ た ガ イ ド 鎖 の 5 ’ 末 端 と 3 ’ 末 端 の 1 塩 基 は A g o タ ン パ ク 質 の ポ ケ ッ ト 構 造 に は ま り 込 ん で 固 定 さ れ る 。 特 に 5 ’ 末 端 が ア デ ニ ン ま た は ウ ラ シ ル で あ る 場 合 に は A g o タ ン パ ク 質 と 高 い 親 和 性 固 定 さ れ る 。 さ ら に 、 5 ’ 末 端 か ら 2 〜 8 塩 基 目 の 塩 基 は A g o タ ン パ ク 質 の 構 造 と 電 荷 を う ま く 利 用 し て 表 面 に 載 る こ と が で き る 。 こ の 2 〜 8 塩 基 目 の 塩 基 の 部 分 は シ ー ド 配 列 と 呼 ば れ 、 塩 基 配 列 の 相 補 性 を も つ m R N A を 識 別 し 、 最 初 に 塩 基 対 合 す る 場 所 で あ る 。 そ の 後 、 s i R N A は 残 り の 9 〜 20 塩 基 目 も タ ー ゲ ッ ト と な る m R N A と 塩 基 対 合 す る 。 塩 基 対 合 し た m R N A は A g o タ ン パ ク 質 に よ っ て 切 断 さ れ る 。 こ の 過 程 を 遺 伝 子 ノ ッ ク ダ ウ ン と い う 。
D i c e r
D i c e r は d s R N A を s i R N A へ と 、 ま た は p r e - m i R N A を m i R N A へ と 切 断 す る R N a s e I I I 酵 素 で あ る 。
R I S C
R I S C ( R N A - i n d u c e d s i l e n c i n g c o m p l e x ) は シ ョ ウ ジ ョ ウ バ エ に お い て d s R N A を 導 入 す る こ と に よ っ て 誘 導 さ れ る 配 列 特 異 的 に 標 的 R N A を 分 解 す る 活 性 を も っ た 複 合 体 と し て H a n n o n ら に よ っ て 提 唱 さ れ た 。 R I S C の 中 核 と な る の は A r g o n a u t e ( A g o ) タ ン パ ク 質 で あ る 。 そ の 他 の 構 成 要 素 と し て R N A 結 合 タ ン パ ク 質 、 R N A ヘ リ カ ー ゼ 、 ヌ ク レ ア ー ゼ な ど 様 々 な タ ン パ ク 質 が 同 定 さ れ て い る 。
短鎖RNAは由来によって名称が異なる。人工的に作られたものやin vivoでdsRNA前駆体から生じたものはsiRNAという。miRNAは遺伝子から作られる前駆体RNAに由来する。この遺伝子が発現する細胞内で特定の遺伝子調節機能を発揮する。miRNAはmiRNA遺伝子から長い一次転写産物であるpri-miRNAとして転写される。pri-miRNAの中には将来miRNAとなる配列が含まれておりその部分はヘアピン状の高次構造をとっている。DroshaというRNase III酵素がヘアピン構造を切断しpre-miRNAにする。核内のpre-miRNAはExportin-5によって細胞質に運ばれ細胞質でDicerによってpre-miRNAは切断されmiRNAとなる。miRNAはRISCを形成し、標的RNAを認識するガイド分子として働く。このようにsiRNAもmiRNAも21塩基前後の長さの機能性ncRNAであり、RISCの中のsiRNAとmiRNAを化学組成や機能で見分けることはできず、あくまで由来で分類する。
オフターゲット効果
ターゲット遺伝子に対する抑制効果に加えてシード領域のみが対合した遺伝子群もオフターゲット効果と呼ばれる機構によって抑制される場合が多い。オフターゲット効果ではmRNAは切断されるのではなく、翻訳が抑制されることによって遺伝子機能が抑制されると考えられている。
インターフェロン応答
哺乳動物細胞に30bp以上の長いdsRNAを導入すると一部の細胞集団を除いてほとんどの細胞で細胞死が起こる。これはインターフェロン 応答または抗ウイルス反応とよばれるディフェンス機構と考えられている。
リボヌクレオチド およびその結合体であるポリヌクレオチド 、DNA・RNAなどのリボ核酸は、生物を原料とするほとんどの食品に微量含まれている。重量比では、酵母(Baker's yeast/Saccharomyces cerevisiae)や海苔(Purple laver)などでリボ核酸の検出値が比較的高い。[5]
リ ボ 核 酸 を 摂 取 す る と 、 体 内 で い っ た ん ヌ ク レ オ チ ド に 分 解 さ れ て 、 D N A ・ R N A を 合 成 す る 材 料 と な る 。 核 酸 摂 取 と 核 酸 合 成 と の 関 係 は 未 解 明 な 点 が 多 く 今 後 の 研 究 が 待 た れ る 。
R N A を 多 量 に 含 む 食 品 が 商 業 的 に 生 産 さ れ て い る 。 R N A を 効 率 的 に 分 離 す る た め の R N A 源 と し て ビ ー ル 酵 母 な ど の 酵 母 が 利 用 さ れ て い る [ 6 ] 。
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