RNAとは何か？

By Benedette Cuffari, M.Sc.Reviewed by Dr. Ananya Mandal, MD

Ribonucleic acid（RNA）はすべての生物細胞に含まれる重要な生体高分子である。

主にタンパク質の合成に関与し、DNA からのメッセンジャー命令を運びますが、DNA 自体は生命の発達と維持に必要な遺伝的命令を含んでいます。

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RNA vs DNA

核酸には、2種類の異なるタイプが存在します。 DNAとRNAです。 DNAの核酸はデオキシリボースであり、RNAの核酸はリボースである。 DNAのデオキシリボースはRNAのリボース糖に比べて酸素分子が1つ少ないので、その名前からもわかるように、RNAの核酸はデオキシリボースである。 DNAを構成するヌクレオチドには、アデニン（A）、グアニン（G）、シトシン（C）、チミン（T）などがありますが、RNAのヌクレオチドにはA、G、C、ウラシル（U）などが含まれます。

真核細胞ではDNAの構造は二重らせんですが、RNAは一般的に一本鎖でいろいろな形態を持っています。 RNA の一本鎖構造により、この分子は必要に応じて折り返し、さまざまな安定した二次構造を形成することができます。

RNAの種類とその役割

RNAの種類によって、この分子が細胞内で持つ機能は決まります。 タンパク質に翻訳されるメッセンジャーRNA（mRNA）分子のコード領域とは別に、他の細胞内RNA要素は、遺伝物質の転写および転写後の制御、温度およびリガンドの感知、翻訳制御、RNAターンオーバーなど、さまざまなプロセスに関与している。 DNAのコード配列からタンパク質を生成するのは、転写と呼ばれるプロセスで始まります。 転写の間、ヘリカーゼとトポイソメラーゼを含むいくつかの酵素が DNA をほどき、RNA ポリメラーゼとして知られる別の酵素にアクセスできるようにします。

翻訳（mRNAからタンパク質へ）

一旦mRNAが核を出て細胞の細胞質に入ると、翻訳プロセスを開始できるようにリボソームが見つかります。

翻訳中、特定のアミノ酸に結合している転移RNA（tRNA）分子は、mRNA分子上のコドンを認識し、鎖内のその位置に適切なアミノ酸を挿入します。 例えば、コドンCUCはアミノ酸のロイシンを生成する。一方、コドンUGAは遺伝子の翻訳が終了したことを示すストップコドンの一種である。 他の2つの停止コドンはUAGとUAAである。

リボソームにはタンパク質と数種のリボソームRNA（rRNA）分子の両方が含まれている。 アミノ酸が生成されると、rRNA 分子は mRNA 分子に沿って移動し、タンパク質の生成を触媒する。 mRNA、tRNA、rRNA のすべてが、このタンパク質合成経路で重要な役割を担っていることに注目することが重要です。

生物触媒としてのRNA

長年、タンパク質のみが酵素になりうると広く考えられてきましたが、特定の RNA 分子は複雑な三次構造をとって生物触媒として作用することが示されています。 たとえば、rRNA 分子は翻訳時にリボザイムとして機能することができます。

リボザイムは、タンパク質ではなく RNA 分子からなる酵素で、活性部位、基質との結合部位、金属イオンなどの補酵素との結合部位など、従来の酵素の特徴の多くを示しています。 リボザイムはタンパク質合成の際にアミノ酸を結合し、またRNAスプライシング、転移RNA生合成、ウイルス複製に関与する。

最初に発見されたリボザイムはRNase Pで、大きな前駆RNAからtRNA分子の生成に関与するリボヌクレアーゼであった。 RNase P は RNA とタンパク質から構成されていますが、RNA 部分のみが触媒となります。

RNA 世界仮説

RNA 世界仮説は「RNA 1st」仮説とも呼ばれ、地球上の生命が最初に、個々に自己複製できる単純な RNA 分子を用いて進化し、後に DNA がそこから発展したというものです。 この仮説の最も強力な証拠は、タンパク質が組み立てられるリボソームがリボザイムであることです。

他の証拠は、特定のウイルスが RNA を使用しているという事実です。 ウイルスは、より複雑な原核細胞や真核細胞よりも単純で古い生命形態であると考えられているので、この単純な核酸を情報の保存と転写に利用することによって、生命が前生物界から最初に出現したことを示唆することになる。 こうして、この単純な生命体の複製と、より複雑な生物の伝播と進化が、この太古の世界で可能になったのです」

Further Reading

• All RNA Content
• RNA Structure
• Types of RNA: mRNA, rRNA and tRNA
• RNA Synthesis
• RNA Discovery

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