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英語名：RNA | 英語名：RNA interference 独：RNA-Interferenz 仏：Interférence par ARN | ||
英略名：RNAi | 英略名：RNAi | ||
RNA干渉とはmRNAに対して相補的な配列をもつ一本鎖RNA（アンチセンス鎖）、その逆鎖である一本鎖RNA（センス鎖）からなる二本鎖RNAを投与することによって、遺伝子発現抑制効果を示す現象である。当初、外来小分子RNAによって示されたが、その後、単細胞から哺乳動物に至る様々な生物で内在性の小分子RNAがRNA干渉のメカニズムにより遺伝子制御に関わることが見いだされ、発生や代謝、ウイルス感染防御など生命維持に欠かせない多くの現象を制御し、生体の恒常性を維持する働きを有することが分かっている。RNAi関連分子の機能異常が発症原因となる疾患も見つかってきている。また、RNAサイレンシングは、遺伝子機能探索の技術としてヒト細胞や個体でも応用が可能で、創薬に繋がる大きな可能性を秘めている。 | |||
== RNA干渉とは == | == RNA干渉とは == | ||
1998年に、線虫の発生遺伝学者Craig MelloとAndrew | 1998年に、線虫の発生遺伝学者Craig MelloとAndrew Fire両博士によって見出された遺伝子発現抑制機構である。Mello博士らは、発生に関わる遺伝子の機能解析を目的として、線虫体内に、標的mRNAに対して相補的な配列をもつ一本鎖RNA（アンチセンス鎖）、その逆鎖である一本鎖RNA（センス鎖）、その両者からなる二本鎖RNAを別途投与することによって、二本鎖RNAが高い遺伝子発現抑制効果を示すことを見出した。（編集御提案：当初、外来小分子RNAによってRNA干渉が示されたが、その後、C. elegansのlet-7遺伝子産物ががタンパク質をコードしない小分子RNAで、同様なメカニズムで遺伝子発現を制御することが示された。現在までに単細胞から哺乳動物に至る様々な生物で内在性の小分子RNAがRNA干渉のメカニズムにより遺伝子制御に関わることが見いだされ、）発生や代謝、ウイルス感染防御など生命維持に欠かせない多くの現象を制御し、生体の恒常性を維持する働きを有する（ことが分かっている）。RNAi関連分子の機能異常が発症原因となる疾患も見つかってきている。 | ||
また、RNAサイレンシング(編集コメント：RNA干渉とは異なる現象でしょうか。定義を御願い致します。）は、遺伝子機能探索の技術としてヒト細胞や個体でも応用が可能で、創薬に繋がる大きな可能性を秘めているため、基礎・応用に限らず国内外の多くの研究者がRNAサイレンシングを研究対象としている。 | |||
== | ==外来小分子RNAによるもの== | ||
細胞内に導入された二本鎖RNAは、21塩基長程度の一本鎖RNA（これをshort-interfering | （御提案：RNAiを用いて、任意の遺伝子の発現を抑制することが可能である。多くの場合ヘアピン状になったsmall hairpin RNA (shRNA)を用いることが多い。配列は（？？？？最適な方法はあるでしょうか？）でデザインするが、実際には複数個作成して効果を確認する。shRNAはRNAとして合成して導入するほか、ウイルスベクターやプラスミドベクターとして導入することも可能である。（その他付け加えることがございましたら御願い致します。）） | ||
細胞内に導入された二本鎖RNAは、21塩基長程度の一本鎖RNA（これをshort-interfering RNAあるいはsiRNAとよぶ）へと変換され、標的RNAへの対合及び発現抑制が可能になる。二本鎖RNAのプロセシングにはRNaseIIIドメインをもったDicerタンパク質が働く。Dicerは二本鎖RNAの端から21塩基長程度の二本鎖RNAを切り出す。切り出された二本鎖RNA はArgonauteタンパク質に取り込まれ、Argonauteタンパク質がもつRNA切断活性（Slicer活性と呼ぶ）によって一方鎖の中央が切断され一本鎖RNAとなる。残った一本鎖siRNAとArgonauteタンパク質からなる複合体をRNA induced silencing complex（RISC）とよぶ。 | |||
RISCに結合した標的RNAは、Argonauteタンパク質のSlicer活性によって切断される。試験管内でRNAi反応を誘導すると、切断された標的RNAを検出することが出来るが、細胞内ではSlicer活性によって切断されたmRNAはその他のRNA分解酵素によって分解されるため、タンパク質合成の鋳型となりえない。RNAiを遺伝子発現抑制機構とする所以はここにある。 | RISCに結合した標的RNAは、Argonauteタンパク質のSlicer活性によって切断される。試験管内でRNAi反応を誘導すると、切断された標的RNAを検出することが出来るが、細胞内ではSlicer活性によって切断されたmRNAはその他のRNA分解酵素によって分解されるため、タンパク質合成の鋳型となりえない。RNAiを遺伝子発現抑制機構とする所以はここにある。 | ||
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===miRNA=== | ===miRNA=== | ||
動物や植物を含む多くの生物はmicroRNA（miRNA）という内在性小分子RNAを発現する。miRNAは全身性で（編集コメント：全身性とはどのような意味でしょうか）、各miRNAの発現は個体において時空間的に調節されている。 | |||
ゲノム上に位置するmiRNA遺伝子から発現したmiRNA転写産物は一本鎖RNAであるが、ヘアピン構造をとることを特徴とする。核でまずRNaseIIIドメインをもったDroshaによって第一次プロセシングを受け細胞質へ移行する。細胞質ではDicerによって第二次プロセシングを受け、二本鎖miRNAとして切り出される。その後1本鎖となったmiRNAは、siRNAと同様にArgonauteタンパク質と結合することによってmiRISCを形成する。哺乳動物のmiRNAの場合、標的mRNAへの対合にはシード配列とよばれる5’末端から2~7塩基が関わる。つまり、siRNAと異なり、標的RNAとの対合がmiRNAの5’末端から10塩基目と11塩基目まで及ばないため、Argonauteタンパク質は標的RNAを切断する事が出来ない。miRISC にはGW182タンパク質を介してRNA分解酵素が結合するが、これら因子の助けを借りて、miRISCは標的RNAの分解を導く。つまり、siRNAとmiRNAでは標的RNAの発現抑制の分子メカニズムが異なることを特徴とする。 | |||
=== PIWI interacting RNA === | === PIWI interacting RNA === | ||
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PIWI interacting RNA（piRNA）とよばれる内在性小分子RNAがある。これは生殖組織特異的に発現する小分子RNAで、やはり生殖組織特異的に発現するArgonauteタンパク質群（これをPIWIタンパク質と称する）と特異的に結合することによってpiRISCを形成する。piRNAの多くはpiRNAクラスターとよばれる遺伝子間領域から発現する一本鎖非コードRNAを前駆体とし、Dicer非依存的に発現する。piRNAはトランスポゾンに対してアンチセンスである場合が多く、それらはトランスポゾンの発現抑制に関わる。トランスポゾンはゲノム損傷の原因となるため、次世代にゲノム情報を伝搬する生殖組織はこれを抑える独自の仕組みを獲得したと考えられる。細胞質局在型piRISCは、標的RNA（トランスポゾン転写産物）を切断することによってその発現を抑制するが、核局在型piRISCは転写レベルでトランスポゾンを抑制すると考えられている。piRNA生合成およびpiRISCによる転写レベルでのトランスポゾン発現抑制の分子メカニズムは未だ不明な点を多く残す。 | PIWI interacting RNA（piRNA）とよばれる内在性小分子RNAがある。これは生殖組織特異的に発現する小分子RNAで、やはり生殖組織特異的に発現するArgonauteタンパク質群（これをPIWIタンパク質と称する）と特異的に結合することによってpiRISCを形成する。piRNAの多くはpiRNAクラスターとよばれる遺伝子間領域から発現する一本鎖非コードRNAを前駆体とし、Dicer非依存的に発現する。piRNAはトランスポゾンに対してアンチセンスである場合が多く、それらはトランスポゾンの発現抑制に関わる。トランスポゾンはゲノム損傷の原因となるため、次世代にゲノム情報を伝搬する生殖組織はこれを抑える独自の仕組みを獲得したと考えられる。細胞質局在型piRISCは、標的RNA（トランスポゾン転写産物）を切断することによってその発現を抑制するが、核局在型piRISCは転写レベルでトランスポゾンを抑制すると考えられている。piRNA生合成およびpiRISCによる転写レベルでのトランスポゾン発現抑制の分子メカニズムは未だ不明な点を多く残す。 | ||
== | ==疾患との関わり== | ||
（RNAi関連分子の機能異常が発症原因となる疾患も見つかってきている。ということですが、例がございましたら御挙げください） | |||
==関連項目== | ==関連項目== | ||