RISC形成とは? わかりやすく解説

RISC形成

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/02/27 15:09 UTC 版)

核酸医薬」の記事における「RISC形成」の解説

2030塩基小分子ncRNAに関して共通するエフェクター複合体であるRISCに関して主に述べる。small RNAのうち、siRNAとmiRNA由来構造異なるが、ともに生合成中間体として二本鎖RNAの状態を経由するため、RISC形成過程には共通点が多い。siRNAウイルス感染など外因性長い二本鎖RNA両方向あるいは逆位反復配列転写などによる内因性の長い二本鎖RNA前駆体とし、Dicerよばれる酵素による切断を受け、siRNA二本鎖として生合成される。一方でmiRNApol Ⅱまたはpol Ⅲによって合成され一時転写産物(pri-miRNA)が、内でDroshaとよばれる酵素による切断受けて30塩基程度二本領域を含むヘアピン型の前駆体miRNA(pre-miRNA)が作られた後、細胞質輸送され、さらにDicerループ部分切り落とされることによりmiRNA/miRNA*二本鎖として生合成される。siRNA二本鎖もmiRNA/miRNA*二本鎖も、ともに2123塩基程度二本鎖RNAであり、二本鎖の5’末端にはリン酸基を、3’末端には2塩基程度突出構造オーバーハング)をもつ。これに対してsmall RNAエフェクター複合体であるRISCにはArgonaute蛋白質一本鎖RNAのみが含まれる。したがってsiRNA二本鎖やmiRNA/miRNA*二本鎖がRISC形成するためには少なくとも「Argonaute蛋白質小分子RNA二本鎖への積み込み」と「Argoneute中での二本鎖の引き剥がしと片鎖の排出」という2段階の反応必要になる。このとき排出される方の鎖をパッセンジャー鎖、最終的にRISC中で標的mRNAにかかわる方をガイド鎖とよぶ。 二本鎖RNAArgonauteへの積み込み siRNA二本鎖あるいはmiRNA/miRNA*二本鎖が二本鎖のままArgonaute入った状態をpre-RISCとよぶ。Pre-RISCは小分子RNAArgonaute自発的に結合することによって作られるわけではなくHsc70Hsp90中心とする分子シャペロンによるATP加水分解が必要であることが知られている。シャペロンRNA結合していないArgonaute構造大きく変化させることにより、ArgonautesiRNA二本鎖やmiRNA/miRNA*二本鎖を取り込めるような状態を作り出していると考えられている。piRNAのような一本鎖RNARISC形成するがこの機序十分に明らかになっていない取り込まれ二本鎖のうちどちらの鎖がガイド鎖でどちらの鎖がパッセンジャー鎖になるかはRNA二本鎖がArgonaute積み込まれる際の方向によってすでに運命づけられている。ArgonauteのMIDドメインとPIWIドメイン境界面付近には、リン酸基結合ポケットがあり二本鎖RNAArgonaute積み込まれる際にはガイド鎖の5’末端リン酸残基がこのポケット固定されるArgonauteガイド鎖のリン酸骨格の間には多く特異的相互作用生じることが知られている。一方でパッセンジャー鎖とArgonauteの間に生じ相互作用極めて少ない。 Argonaute中でのRNA二本鎖の引き剥がしと片鎖の排出 Argonaute方向性をもって積み込まれRNA二本鎖は少なくとも2つ異な様式一本鎖化されRISC(mature-RISC)を形成するRNA切断する活性スライサー活性という。ArgonauteのPIWIドメインRNase H様の構造をもっており、Argonaute中にはスライサー活性を持つものがある。例えば、ヒトショウジョウバエのAgo2はスライサー活性をもつが、ショウジョウバエAgo1のスライサー活性は非常に弱くヒトのAgo1、Ago2、Ago4はスライサー活性持たないスライサー活性をもつヒトハエのAgo2に、siRNA二本のような完全に相補的な二本鎖RNA積み込まれるパッセンジャー鎖の中央切断される。この切断によってガイド鎖-パッセンジャー鎖間の熱力学的安定性大幅に低下しパッセンジャー鎖が排出されガイド鎖のみがArgonaute固定された状態、すなわちRISC(mature-RISC)が生じる。一方でスライサー活性持たないArgonaute場合、あるいは天然のmiRNA/miRNA*二本鎖に多く見られるように中央付近にミスマッチを含むようなRNA二本鎖がArgonaute取り込まれ場合には、パッセンジャー鎖の切断起こらない。しかしそれでもArgonauteによってゆっくりと二本鎖が引きはがされArgonauteしっかりと固定されていない方の鎖、すなわちパッセンジャー鎖が排出されRISC形成される。このとき、二本鎖RNAガイド鎖の5’末端から数えて2 - 7塩基目のseed領域あるいは12~15塩基目の3’supplementary領域ミスマッチがあると引き剥がし速度飛躍的に向上する実際天然のmiRNA/miRNA*二本鎖は中央部分加えてこれらの領域ミスマッチを含むことが多く、RISC形成における二本鎖RNA積み込みパッセンジャー鎖の排出両方ステップ適した構造とっていといえる

※この「RISC形成」の解説は、「核酸医薬」の解説の一部です。
「RISC形成」を含む「核酸医薬」の記事については、「核酸医薬」の概要を参照ください。

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