導入
転写後修飾は、 RNA が転写後に受けるすべての修飾を表します。これはRNA 成熟とも呼ばれます。最もよく知られている修飾は、キャップの追加、ポリアデニル化、さらにはスプライシングですが、他にも多くの修飾があります。
定義と役割
RNA の転写後修飾は遺伝子発現の制御における重要なステップであり、さまざまな修飾が遺伝子発現の転写後制御の要素であると一般に考えられています。これらのさまざまな修飾は、RNA の安定性、翻訳能力、さらには翻訳される配列の修飾など、RNA のさまざまな特性に影響を与える可能性があります。
ほとんどの RNA は転写後に修飾されますが、修飾された RNA と修飾の性質は原核生物と真核生物の間、および真核生物の核と細胞小器官の間で異なります。
転写後修飾
セグメンテーション
端の編集
5’キャップの追加
真核生物では、特定の RNA、特にメッセンジャー RNA は 5′ 末端の修飾を受け、エキソヌクレアーゼによる分解から保護されます。キャップと呼ばれるこの修飾は、5′-5′ 二リン酸結合を介して RNA の最初のヌクレオチドに 7-メチルグアノシンを付加することで構成されます。転写された RNA の最初の 2 つのリボースも、2′ 位でメチル化を受ける可能性があります。
メッセンジャーRNAの場合、このキャップは、特に開始因子eIF4Eを含む特定のタンパク質複合体によって認識され、特にリボソームの動員とタンパク質への翻訳を可能にします。
3’ポリアデニル化
pre-mRNA は、最初に核内のコンセンサスポリアデニル化部位 (AAUAAA) でタンパク質複合体によって切断されます。次に、切断の上流の切断産物に約 200 個のアデノシン残基 (A) を付加するポリアデニル化反応が起こり、下流の断片は急速に分解されます。
キャップと同様に、PAB (PolyA Binding Protein) を含む認識タンパク質複合体があります。
塩基配列を変える
スプライシング
スプライシングは、RNA の 1 つ以上の配列 (イントロン) の切除(シス スプライシング)、またはその後切除されるイントロンの結合点で再形成する 2 つの異なる RNA の縫合のいずれかで構成されます。
版
RNA 編集は、RNA 配列の変更につながるさまざまなプロセスをカバーする用語です。
化学修飾
メチル化
メチル化は、ヌクレオチドの最も頻繁に起こる転写後修飾の 1 つです。メチル化には主に 2 つのクラスがあります。
- 2′-OH 位でのリボースのメチル化。 2′-O-メチル リボヌクレオチドは、リボヌクレアーゼおよび塩基による加水分解に対して耐性があります。それらはより拘束され、水素結合を形成する能力を失います。リボースのメチル化は、tRNA、リボソーム RNA、およびメッセンジャー RNA のキャップレベルで頻繁に発生します。
- 塩基メチル化。私たちは主に、メッセンジャー RNA のキャップや tRNA の可変ループに存在するN -7-メチルグアニン (m7G) などの N-メチル化を観察します。また、tRNA に存在するリボチミジン(m5U または rT) や 5-メチルシトシン (m5C) のような C-メチル化も見つかります。これらの修飾は、水素結合に関与する特定の位置をブロックすることにより、塩基対形成能力に影響を与えます。また、二本鎖における疎水性塩基のスタッキング相互作用を強化することもできます。
これらのメチル化は、S-アデノシルメチオニンをメチル供与体補因子として使用する酵素であるメチルトランスフェラーゼによって転写後に付加されます。
擬ウリジル化
擬ウリジン化は、ピリミジン環の反転によってウリジンを擬ウリジンに変換する異性化です。これは、2′-O-メチル化と並んで、RNA で最も一般的な化学修飾です。ウリジンと比較して、プソイドウリジンには追加の水素結合を形成できる追加の NH イミノ基があり、RNA 構造を安定化します。
真核生物では、リボソーム RNA の擬ウリジル化は核小体で起こり、小さな核小体 RNA によって誘導されます。これらは、いくつかのタンパク質を含む修飾複合体内に、修飾されるプソイドウリジンの周囲の領域に相補的な領域を含み、標的rRNAにハイブリダイズします。
チオール化
チオール化は、塩基のオキソ官能基の酸素原子を硫黄原子で置換することに対応します。たとえば、ウリジンの 2 位または 4 位がチオール化されて、2-チオウリジン (s2U) または 4-チオウリジン (s4U) が得られます。特に、大部分のトランスファー RNA の 8 位でチオール化 s4U 塩基が観察され、この塩基はこれらの RNA の三次構造において役割を果たしています。
ウリジンのチオール化には、いくつかの物理化学的な影響があります。酸素を硫黄に置き換えると、ウラシルの N1窒素の pK が約 8.0 ～ 8.5 に低下し、生理学的条件下でのプロトン化が容易になります。一方、チオール化塩基は近紫外 (340 nm) を吸収します。この2 番目の特性は、近紫外線照射に対する細胞の感受性の原因となり、tRNA 内のチオウリジンのレベルで光架橋を引き起こします。