RNA干渉と遺伝子サイレンシング

二本鎖RNAがどのようにして配列特異的な遺伝子サイレンシングを引き起こすのか。これは防御および制御経路であり、強力な実験ツールでもある。

Definition

RNA干渉は、保存された遺伝子サイレンシング経路であり、二本鎖RNAが短いガイドRNAにプロセシングされ、それがタンパク質複合体を相補的なメッセンジャーRNAに誘導し、その切断または翻訳抑制を引き起こします。

Scope

このトピックでは、RNA干渉と関連する低分子RNAサイレンシングについて扱います。具体的には、二本鎖RNAによるサイレンシングの誘発、低分子干渉RNAへのプロセシング、サイレンシングエフェクター複合体の作用、そしてウイルスやトランスポゾンに対する防御および遺伝子制御におけるこの経路の生物学的役割についてです。また、RNAiの実験的および治療的戦略としての利用についても触れます。内因性マイクロRNAについては、非コードRNAの項目でより詳しく扱っています。

Core questions

• 二本鎖RNAはどのようにして特異的な遺伝子サイレンシングを引き起こすのでしょうか？
• トリガーRNAはどのようにして低分子干渉RNAにプロセシングされるのでしょうか？
• サイレンシング複合体は標的mRNAに対して何をするのでしょうか？
• RNA干渉の自然な役割は何であり、実験室ではどのように利用されているのでしょうか？

Key theories

サイレンシングトリガーとしての二本鎖RNA

FireとMelloは、二本鎖RNAが、単一鎖よりもはるかに強力に、対応する遺伝子を配列特異的にサイレンシングすることを示し、RNA干渉が明確な制御経路であることを明らかにしました。

ガイド指向性エフェクターサイレンシング

長い二本鎖RNAは短い二本鎖に切断され、そのガイド鎖がエフェクター複合体をプログラムして相補的なメッセージを認識させ、配列特異性をmRNAの切断または抑制に結びつけます。

Mechanisms

エンドヌクレアーゼが長い二本鎖RNAを短い干渉RNA二本鎖にプロセシングし、そのうちの一方の鎖がアルゴノートタンパク質を含むRNA誘導サイレンシング複合体（RISC）にガイドとしてロードされます。ガイドRNAは相補的なメッセンジャーRNAと塩基対を形成し、対合が広範囲にわたる場合はその切断を、対合が部分的な場合はその翻訳抑制を誘導します。この経路は内因性マイクロRNAサイレンシングと機構的に重複しており、一部の生物ではクロマチンレベルのサイレンシングを誘導し、ウイルスや動く遺伝因子に対する防御だけでなく、遺伝子制御も提供します。

Clinical relevance

RNA干渉は、研究における遺伝子ノックダウンの標準的なツールであり、承認された低分子RNA治療薬の基盤となっています。これは重要性として提供されるものであり、臨床的ガイダンスではありません。

History

1998年にFireとMelloが、二本鎖RNAがC. elegansにおいて強力で特異的なサイレンシングを引き起こすことを実証し、RNA干渉を定義しました。この業績は2006年のノーベル生理学・医学賞を受賞し、その後、この経路の構成要素と用途が急速に発展しました。

Key figures

• Andrew Fire
• Craig Mello

Seminal works

• fire1998
• alberts2014

Frequently asked questions

RNA干渉は何によって引き起こされますか？

遺伝子に一致する二本鎖RNAによって引き起こされます。これは短いガイドにプロセシングされ、その遺伝子のメッセンジャーRNAのサイレンシングを誘導します。

RNA干渉はなぜ実験室で有用なのですか？

一致する二本鎖RNAまたは低分子干渉RNAを導入することで、研究者は特定の遺伝子の発現を特異的に減少させ、その機能を研究することができます。