リボソームRNAとリボソーム生合成

リボソームRNAは、メッセンジャーRNAをタンパク質に翻訳する機械であるリボソームの構造的および触媒的中心である。rRNAは受動的な足場であるだけでなく、アミノ酸を結合させる触媒中心を形成し、リボソームをリボザイムとしている。リボソームの構築、すなわちリボソーム生合成には、rRNAの転写、プロセシング、修飾、折り畳み、および数十種類のタンパク質との組み立てが必要である。

Definition

リボソームRNAは、リボソームのRNA成分であり、その構造的骨格とペプチジル転移酵素触媒活性の両方を提供する。リボソーム生合成は、機能的なサブユニットを形成するために、rRNAとリボソームタンパク質が協調的に転写、プロセシング、修飾、および組み立てられるプロセスである。

Scope

このトピックでは、リボソームの核としてのrRNAの役割、それが提供する触媒（ペプチジル転移酵素）活性、およびリボソーム生合成の経路（rRNAの転写、プロセシングと修飾、小サブユニットと大サブユニットの組み立て）について扱う。これらのプロセスの多くは核小体で組織化されている。これは参考教育的な内容であり、臨床的なガイダンスを提供するものではない。

Core questions

• リボソームはなぜタンパク質酵素ではなくリボザイムと見なされるのか？
• リボソームRNAはどのように転写され、プロセシングされ、修飾されるのか？
• 小サブユニットと大サブユニットはどのようにrRNAとタンパク質から組み立てられるのか？
• リボソームの生産は細胞の成長とどのように協調しているのか？

Key concepts

• 触媒中心としてのリボソームRNA
• ペプチジル転移酵素中心
• 小サブユニットと大サブユニット
• rRNAの転写とプロセシング
• rRNAの化学修飾
• 組み立て部位としての核小体
• リボソーム生合成と細胞成長

Key theories

リボソームはリボザイムである

大リボソームサブユニットの高分解能構造は、ペプチジル転移酵素中心がRNAで構成されており、触媒部位にタンパク質が存在しないことを示し、rRNA自体がペプチド結合形成を触媒することを確立した。

Mechanisms

ほとんどのリボソームRNAは、長い前駆体として転写され、多くの位置で切断、トリミング、化学修飾された後、折り畳まれ、リボソームタンパク質とともに小サブユニットと大サブユニットに組み立てられる。このプロセスは主に核小体内で組織化され、多数の補助因子と低分子核小体RNAによって助けられる。大サブユニットの原子構造は、ペプチド結合が形成される活性部位がタンパク質ではなくrRNAから構築されていることを明らかにし、リボソームがリボザイムであり、その触媒中心がRNA自体であることを示した。その後、2つのサブユニットは翻訳中に協調して作用し、rRNAがtRNAの位置決めと触媒作用を調整する。rRNA前駆体が自己スプライシングイントロンを含み得るという事実は、RNAが自身のプロセシング化学を実行できるという初期の証拠を提供した。

Clinical relevance

リボソーム生合成の欠陥は、一群の疾患（リボソーム病）の根底にあり、核小体とrRNA合成は細胞増殖と癌に関連して研究されており、rRNAは抗生物質の主要な標的である。本項目は、これらの生物学を教育的背景として提示するものであり、個々の診断や治療の根拠となるものではない。

History

リボソームのメカニズムは、タンパク質触媒機械かRNA触媒機械かについて長年議論されてきたが、大サブユニットの原子分解能構造がペプチジル転移酵素中心にRNAのみを配置したことで決着し、rRNAが触媒であることが確認された。これは、触媒RNAの以前の認識に基づいており、リボソーム生合成を大規模なRNAベースの酵素の構築として再構築した。

Key figures

• Thomas Steitz
• Ada Yonath
• Venkatraman Ramakrishnan
• Harry Noller

Seminal works

• ban-2000
• nissen-2000
• kruger-1982

Frequently asked questions

なぜリボソームはリボザイムと呼ばれるのですか？

ペプチド結合が形成される触媒中心がタンパク質ではなくリボソームRNAでできているため、RNA自体が反応を触媒するからです。

リボソームは細胞のどこで組み立てられますか？

リボソーム生合成の大部分（rRNAの転写、プロセシング、およびタンパク質との初期の組み立て）は、サブユニットが細胞質に輸送される前に核小体で行われます。