メッセンジャーRNA(mRNA)-ゲノムのメッセンジャー

メッセンジャー-rna-mrna

メッセンジャーRNA(mRNA)とは何ですか?

メッセンジャーRNAまたはmRNAは一本鎖リボ核酸です。 これは、主にタンパク質をコードする核酸の一種です。 この小分子は、のセクションの転写物ですDNAシーケンス。 mRNAには、細胞内でのタンパク質生産に関する情報が含まれています。

デオキシリボ核酸の特定のセクションは、酵素RNAポリメラーゼによってRNAに発現されます( DNAポリメラーゼDNAをコピーします)。 このプロセスは、転写として知られています。 タンパク質合成中、リボソームタンパク質生合成のテンプレートとして機能します。 最終的に、これはポリペプチド鎖合成への道を開きます。

の場合mRNAベースの薬、細胞は配列情報に従って活性タンパク質を産生する傾向があります。 RNAベースのワクチンの場合、このタンパク質は抗原として機能することができます。

DNAを100%デコードすることに興味がありますか? Nebula Genomicsは、最も手頃な全ゲノムシーケンスを提供します。 ゲノムデータへのフルアクセス、最新の科学的発見に基づく毎週の更新、高度な祖先分析、および強力なゲノム探索ツールを使用して、一生の発見を開始します。 詳細については、ここをクリックしてください。

Christina Swords、Ph.D。が編集

転写

転写、遺伝暗号のセクションは、RNAの一本鎖に転写されます。 このようなセクションは、コーディング領域と呼ばれます。 これは、酵素RNAポリメラーゼの作用下で起こります。

コードDNA鎖は、RNA鎖を構築するためのマトリックスとして機能します。 合成されたmRNAは、翻訳の過程でタンパク質をコードします。

原核生物は核を持たず、細胞質で転写を示します。 真核生物にいる間、核ゲノムは細胞核の核質に転写されます。

mRNA形成の簡単なワークフロー。
メッセンジャーRNA(mRNA)形成の簡略化されたフロー。 画像ソース:Dovelike、ウィキメディアコモンズCC-BY-SA 3.0

原核生物では、リボソームはまだ完全に合成されていないmRNA配列にすでに付着している可能性があります。 そして、翻訳を開始します。 したがって、タンパク質の合成は転写と同時に開始することができ、これにより特殊な形態の遺伝子規制。

真核生物では、一次RNA転写産物は最初に細胞核内でさまざまなプロセスにさらされます。 そうして初めて、それは核からmRNAとしてリボソームが位置する細胞質に輸送されます。

原核生物は、RNA合成のために1種類のRNAポリメラーゼしか持っていません。 対照的に、真核生物はさまざまな種類のRNAポリメラーゼを持っています。 そして主にRNAポリメラーゼIIはプレmRNAの合成を触媒します。

原核生物と真核生物のメッセンジャーRNAの主な違いは、原核生物のmRNAは通常ポリシストロン性であるのに対し、真核生物のメッセンジャーRNAは通常モノシストロン性であるということです。 これにより、原核生物は1つのmRNA転写産物に関する複数の遺伝子の情報を得ることができます。 したがって、コードされたタンパク質の合成とmRNA合成は同時に起こります。 DNA上の機能的に関連する遺伝子のそのような共同転写領域の1つはオペロンと呼ばれます。

真核生物のプレメッセンジャーRNA(pre-mRNA)プロセッシング

真核細胞では、成熟したメッセンジャーRNAは処理その前駆体。 前駆体は、hnRNA(異種核RNA)またはプレmRNA(前駆体メッセンジャーRNA、プレmRNA)と呼ばれます。

これらのステップは細胞核で行われます。 次に、mRNAは核膜孔を通って細胞質に入ります。 そして最終的に、タンパク質の生合成はリボソームを介して行われます。

  • キャッピング:RNA分子の5 ‘末端は5’キャップ構造になります。 このキャップは、グアノシンの修飾型である7-メチルグアノシン(m7G)で構成されています。 キャップは、ヌクレアーゼによる分解からRNAを保護し、キャップ結合複合体を可能にします。 これは、とりわけ核外輸送にとって重要です。 サイトゾルに輸送された後、キャップはmRNAの認識を助けます。 それは小さなリボソームサブユニットの助けを借りてそうします。 これは、翻訳を開始するのに役立ちます。
  • ポリアデニル化:RNAは3 ‘末端でポリアデニル化を受けます。 このプロセス中に、30〜200個のアデニンヌクレオチドからなるポリAテールが付着します。 これはまた、メッセンジャーRNAを酵素分解から保護します。 さらに、核外輸送とmRNAの翻訳の両方を促進します。
  • スプライシング:スプライシングは、イントロンと呼ばれる元の転写産物から特定のRNAセグメントを削除します。 イントロンは通常、コーディング情報に貢献しません。 残りのセグメントはエクソンとして結合されます。 このプロセスはスプライセオソームで行われます。

スプライセオソームは、hnRNAといわゆるsnRNP(核内低分子リボ核タンパク質)の複合体です。 スプライセオソームは、snRNA U1、U2、U4、U5、およびU6と約50のタンパク質で構成されています。 したがって、選択的スプライシングにより、同じhnRNAから異なるmRNAを生成することができます。 これらの結果を翻訳すると、さまざまなタンパク質が生じる可能性もあります。

メッセンジャーRNA(mRNA)の生成を助けるスプライセオソーム複合体。
メッセンジャーRNAの生成を助けるスプライセオソーム複合体。 画像ソース:Agathman、ウィキメディアコモンズ、CC-BY-SA 3.0

これは、細胞のさまざまな調節プロセスが介入する場所でもあります。 アンチセンスRNAおよびRNA干渉を使用してmRNAを分解することができます。 したがって、これは翻訳を防ぎます。

さらに、メッセンジャーRNAのヌクレオチドは、RNA編集プロセスによって変更されることがあります。 例として、アポリポタンパク質BのmRNAがあります。たとえば、一部の組織では、アポリポタンパク質BのmRNAを編集すると、上流に2番目の終止コドンが作成されます。 これは、異なる機能を持つより短いタンパク質をコードします。

mRNAの非翻訳領域も、翻訳だけでなく転写の調節にも関与しています。

翻訳

翻訳中に、mRNAの核酸塩基のコード配列がアミノ酸配列に翻訳されます。 これにより、タンパク質のポリペプチド鎖の1つが形成されます。

オープンリーディングフレームのヌクレオチド配列はトリプレットで読み取られます。 各塩基トリプレットには、トランスファーRNAまたはtRNA分子によって特定のアミノ酸が割り当てられます。 次に、これらはペプチド結合を介して前のものにリンクされます。 このプロセスは細胞質のリボソームで起こり、実際のタンパク質生合成を表しています。

真核細胞では、リボソームは遊離しているか、小胞体の膜に付着している可能性があります。

DNAからタンパク質への翻訳。
DNAからmRNA、タンパク質への翻訳。 画像ソース:ベッキーブーン、ウィキメディアコモンズ、CC-BY-SA 2.0

メッセンジャーRNAに結合すると、リボソームはmRNAのコーディングヌクレオチド配列を翻訳します。 ヌクレオチドコードをタンパク質の対応するアミノ酸配列に変換します。

必要なアミノ酸分子は、細胞質からのtRNA分子によって運ばれます。 原核生物のメッセンジャーRNAには、多くの場合、いくつかのコーディングセクション(ポリジーンmRNA)が含まれています。 逆に、真核生物のmRNAはモノシストロン性であり、コード配列を持つセクションが1つだけ含まれています。

リボソームは、一度に1つのメッセンジャーRNAのみを翻訳します。 次に、リボソームがmRNAから分離します。 ただし、複数のリボソームが同時に1つのmRNAに付着し、それぞれ1つのポリペプチド鎖を合成する可能性があります。

同様に、mRNAはリボソームによって連続して数回読み取ることができます。 したがって、形成されるタンパク質分子の数は、実行される翻訳プロセスの数に依存します。

劣化メッセンジャーRNA(mRNA)

mRNAはリボヌクレアーゼ(RNase)によって酵素的に分解され、ヌクレオチドに分解されます。 これらのヌクレオチドは、新しいRNA分子を構築するために再び使用できます。 これは呼ばれます劣化

メッセンジャーRNAの分解は、mRNA分子の寿命の終わりを示します。 ただし、細胞内のヌクレアーゼ活性の持続時間は変動する可能性があります。 そしてそれはタンパク質生合成の調節にとって重要です。

真核生物では、分解プロセスはしばしば細胞質の特定の構造で起こります。 これらの構造はP-bodyとして知られています。 新しい翻訳のために分解される代わりに、mRNA分子は一時的に細胞質に保存されます。 さらに、追加の規制方法も可能です。