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リボ核酸
(RNA)






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核酸
DNA
マイクロRNA
ノンコーディングRNA
RNA干渉
核酸医薬
肝機能障害
胎盤エキス
ダイエット
活性酸素




核酸の1つがリボ核酸
核酸には以下の2種類ある
  1. デオキシリボ核酸deoxyribonucleic acid(DNA
  2. リボ核酸ribonucleic acid(RNA)


RNA(リボ核酸)は、
  1. 塩基という分子が鎖状につながった核酸の一種。DNAと同じく4種類の塩基の組み合わせでできている。
  2. タンパク質合成のもとになる遺伝情報を、DNAから写し取り伝える働きなどをする。
  3. 酵素機能などがある。








RNA
  • 体の中で遺伝子からタンパク質を合成する際に仲介役となる物質。
    近年、RNAには様々な種類があり、タンパク質合成には無関係だが、生命活動に影響を及ぼすタイプが多数判明。
    専門家はRNAと病気の関連に注目。
  • RNAの一種が発ガンに関係しているとの報告もある。

  • DNA→ハードディスク(遺伝情報の維持)
  • RNA→CPU(中央演算装置)
  • タンパク質→ディスプレーやプリンター(出力装置)に相当。







1つの遺伝子から複数
  • 「理化学研究所などの国際チームは、人間などの高等生物には、1つの遺伝子から生命活動を担うRNA(リボ核酸)という分子を複数種類作る機構が備わっていることを突き止めた。
    これまで、1つの遺伝子からは1つのRNAしか作れないと考えられていた。
    生物の遺伝子はDNA(デオキシリボ核酸)という鎖状の分子の所々にある。
    遺伝子はRNAにコピーされ、これを元にタンパク質など生命活動を支える物質が作られる。
    国際チームはヒトやマウスのDNAを分析してコピーが始まる部位を洗い出した。
    ヒトの場合は、これまで考えられていた約6倍に当たる約19万ヶ所で見つかった。この結果、1つの遺伝子には複数の開始点があることが分かった。」




精巣で働くRNA
  • 「国立遺伝学研究所の佐々木祐之教授らは、マウスの精巣で働く新種の短いRNA(リボ核酸)を発見した。長さが30塩基弱の短いRNAは動物や植物で広く保存され、発生や分化の制御に関わっている。
    生殖細胞に限定して存在する新しいタイプと見られ、精子が正常に作られるために働いている可能性がある。
    佐々木教授らは、マウスの精巣にある生殖細胞の形成に関わる『piwi』というタンパク質に注目した。このタンパク質に結合する短いRNAをさがしたところ、塩基が26〜30個連なったRNAを381個見つけた。
    機能は分かっていないが、細胞内を動き回って突然変異を引き起こす遺伝子の働きを抑制している可能性があるという。」






tRNA (トランスファーRNA

  • DNA(デオキシリボ核酸)に記録された遺伝情報をRNA(リボ核酸)が忠実に写し取り、それを基にタンパク質を合成する。
    生物が作られるこの仕組みは『セントラルドグマ』と呼ばれる分子生物学の基本原理だった。
    ところが、この基本原理から外れた現象もある。
    その1つが、RNAで最後に付け加えられる塩基配列をつくる仕組み。
    RNAの大部分はDNAのを作る塩基の組み合わせをもとに、決まった塩基を並べて合成する(鋳型にはめて作る)。ところが、鋳型から塩基の連鎖を作った後に、さらにDNAとは関係なく塩基が付け加えられてRNAができあがる。これがトランスファーRNA(tRNA)で、最後に付け加えられるのは「CCA」という塩基配列。
    タンパク質をつくるのに欠かせないもの。
    このCCAがどのような過程で付け加えられるのかを、筑波にある放射光施設「フォトンファクトリー」を利用し調べた。CCAの塩基を酵素の開閉運動で取り組むなど、RNAや酵素が協力しながら塩基配列を作り上げていることを解明した。
    富田耕造・産業技術総合研究所機能性核酸研究グループ長が解明した。
    tRNAに塩基CCAを加える仕組みは、RNAがタンパク質を合成するために欠かせない過程。生物の多様性に関係しているとして注目されているノンコーディングRNA(ncRNA)などを完成させる反応にも使われている。






ncRNA(ノンコーディングリボ核酸)
  • =タンパク質に翻訳されないRNAの総称。
    RNAの半数以上がncRNAであることが2000年ごろから分かってきた。
ncRNA










mRNA(伝令リボ核酸)
2008年、○○は血液中に含まれる遺伝子の変化から筋肉疲労を判定する検査手法を開発した。
運動する前後の血液を元にDNAチップを使って白血球のメッセンジャーRNA(mRNA)の量を測定する。mRNAはDNAの遺伝情報を伝える役割を担っており、特定のmRNAがどの程度発現するかで、運動後の疲労度合いを把握できるとみている。
被験者に自転車型の運動器具を4時間こがせ、血液を解析したところ、運動後に約3000種類のmRNAの量が変化することが分かった。そのうち、変化の度合いが大きい200種類を選び、あらかじめ設定した基準値と解析結果を比較し筋肉疲労の有無を客観的に判定する。

2009年、日本新薬はDNAを元にタンンパク質を作る際の鋳型となる「メッセンジャーRNA(伝令リボ核酸)」を量産する技術を開発した。
mRNAはDNAの遺伝情報を写し取ったもので、塩基が数百個連なった構造をしている。細胞内の「リポソーム」がmRNAの情報を読み取り、タンパク質を作る。
mRNAの塩基配列の片方の端には「キャップ構造」と呼ぶ配列の塩基がついている。
mRNAはキャップ構造をもとに、自分由来のmRNAか?ウイルスなど異物由来のmRNAか?を区別する。

2013年、東京大学の片岡一郎教授らは化学物質を封じ込めた微小カプセルを中枢神経に安全に送り届ける技術を開発した。
カプセルはナノb単位の大きさ。
微粒子が化学物質を包み込んで、全体がカプセル状の構造になる。
タンパク質の生成を促す情報伝達物質のメッセンジャーRNA」(mRNA)をカプセルに詰め、マウスの脳脊髄組織に投与した。カプセルの表面が分解されてmRNAが徐々に溶け出し。4日間にわたってタンパク質ができた。
免疫反応による炎症も起きなかった。
mRNAは望みのタンパク質を神経細胞で効率よく作るが、そのまま投与するとすぐに分解してしまい、強い炎症が起きる。
成果は米科学誌プロス・ワン(電子版)に発表。













piRNA
2011年、東京大学の泊幸秀准教授と勝間進准教授らは、精子や卵子の遺伝子が傷つくのを防ぐ特殊なRNAが出来る仕組みを明らかにした。
成果はモレキュラー・セルに掲載
遺伝子のDNAには「動く遺伝子」と呼ばれるトランスポゾンという部分がある、トランスポゾンはゲノムの中を自由に動き回り、ゲノムの塩基配列を書き換えてしまう。
トランスポゾンを分解する役割を持つpiRNAが知られているが、piRNAが作られるメカニズムは不明だった。
東大チームはカイコの卵子の元となる細胞由来の培養細胞を使い、piRNAが出来る過程を再現して観察した。その結果、piRNAの原料となる1本鎖のRNAと、トランスポゾンを分解する「PIWIタンパク質」が合体していた。さらにトリマーと呼ばれる酵素が余分なRNAを削り込み、RNAの鎖の長さが27〜30塩基分ほどになったところでメチル基転移酵素を修飾し、piRNAが完成する様子が明らかにあった。





2010年、東京大学分子生物学研究所の泊幸秀・准教授らはタンパク質の設計図になる能力のない小さなRNAが別の種類のタンパク質と複合体を構成し、様々な生命現象の制御役を果たしているメカニズムの一端を解明した。
小さなRNAがタンパク質と複合体を構成する際に、「シャペロン」と呼ばれるタンパク質の介在が不可欠であることが分かったという。
RNAはDNAの遺伝情報をコピーしてタンパク質の設計図となり、DNAからタンパク質が作られるのを手助けしている。だが、21〜25塩基程度の小さなRNAは、タンパク質の設計図になることができない。
一方で、「アーゴノート」という別のタンパク質と複合体を構成し、発生のタイミングや形態形成・細胞制御などをコントロールする役割を果たす。ヒトの場合、前遺伝子の1/3以上が、こうした小さなRNAによる制御を受けていると考えられている。
研究グループは、こうした小さなRNAがアーゴノートと複合体を構成する際にシャペロンという別のタンパク質の手助けが必要であることをヒトやショウジョウバエの実験で突き止めた。
シャペロンがアーゴノートの構造を変化させて、内部の空間を広げることによって、初めて小さなRNAがアーゴノートと結合できるようになることがわかったという。





RNAスイッチ
タンパク合成
  • 2011年、京都大学の井上丹教授、斎藤博英特定准教授らは、特定の細胞の生死を自在に制御できる技術を開発した。
    細胞内のタンパク質を検知して、目的とするタンパク質の合成を進めたり、抑えたりすることができる。研究チームはこの技術を「RNAスイッチ」と呼んでいる。
    成果はネイチャー・コミュニケーションズ(電子版)に発表。
    タンパク質はDNAの遺伝情報をRNAが写し取った後に翻訳され作られる。RNAの量を減らすRNA干渉技術などを組み合わせ、タンパク質を作らせるかどうかのスイッチを切り替える。
    古細菌から見つけたタンパク質[L7Ae」と、これに結合する配列を持つ「キンクターンRNA」を活用。スイッチを入れる場合はRNA干渉が働かないようにし、タンパク質合成を進める。
    スイッチオフはRNAの情報読み取りをジャマしてタンパク質が合成できなくする。
    実際にL7Aeがあると、それに結合する人工RNAが細胞内で働き、細胞死を抑制するタンパク質を増やすシステムをつくった。逆にL7Aeと結合し、細胞死を導くタンパク質を働かせることもできた。
    RNAが体内の様々な細胞に入り込んでも、正常な細胞ではスイッチが働かないので副作用も起きないとみられる。





2009年、理化学研究所は生きた細胞で働いている微少なDNAやRNAを光らせる人工分子を開発した。DNAやRNAにからみつく核酸に色素分子を結合したもので、赤や青、黄色など12色の蛍光を放つ。

RNA構造を予測
2012年、奈良先端科学技術大学院大学の加藤有己助教らは、RNA構造を短時間で予測できる手法を開発した。
その手法は、RNAの2次元構造と、2つのRNAが統合した際の相互作用が予測できる。RNAは体内では3次元構造をとるが、加藤助教は2次元構造に簡略化しても機能解析できることから、計算量を減らす「整数計画法」を採用。
従来法と比べて、構造解析は最大1万2千倍、RNA同士の相互作用では4万倍も計算速度が速くなった。通常のパソコンでも数秒で計算が終わる。
慶応義塾大学、東京大学、京都際額との共同成果。



2012年、東京工業大学の木賀大介准教授らのグループは、特定の分子と結合すると、RNAを合成する転写という反応を始める物質を開発した。
人工の核酸の一種で、「アプタザイム」と呼ぶタイプ。
酵素の働きを持つRNAであるリボザイムと、特定分子と結合するRNAであるアプタマーを融合して作った。
リボザイムには植物に感染するウイルスが持つ種類を一部変えたタイプ。
アプタマーには生体内の酸化還元反応にかかわる小分子(小型の分子)と結合する種類を使った。
人工核酸がこの小分子結合すると、構造が変化する。
あらかじめ用意しておく1本鎖のDNAと結合するなどの反応が進む。このDNAには塩基の配列を自由に組み込め、最終的にその配列のRNAの転写が始まる。




2012年、東京大学の後藤田由季子教授らは、神経の元となる幹細胞が情報を伝えるニューロン(神経細胞)に育つ際に、これまで意味がないとされていたRNAの一種が重要な働きをしていることを突き止めた。
こうしたRNAは生命活動に必要なタンパク質を作らないため、無視されてきた。
ほ乳類のニューロンは受精卵から個体に成長するまでの間に、神経幹細胞から作られる。Nrurog1という遺伝子がオンになると、幹細胞からニューロンになる働きが高まる。
研究グループはutNgniと呼ぶRNAに注目。
マウスの胎児を使った実験で、このRNAがNrurog1の働きを調整していることを突き止めた。


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関連情報
核酸」「DNA」「RNA干渉」「核酸医薬」「肝機能障害」「胎盤エキス」「ダイエット」「活性酸素











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