2012年3月30日
大野教授
大野睦人 ウイルス研究所教授、マクロースキー亜紗子 同教務補佐員らの研究グループは、hnRNP Cの四量体が「分子のものさし」となってRNAの長さを測り、RNAを長さに応じて仕分けすることを明らかにしました。
本研究成果は、3月29日付けの科学誌「Science」に公開されました。
研究の概要
遺伝子が発現する過程で、DNAの情報はRNAにまず写し取られる（転写）。この転写を行うRNA合成酵素をRNAポリメラーゼという。次いで、そのRNAの情報に基づいてタンパク質が合成される（翻訳）。このタンパク質の情報を担うRNAをメッセンジャーRNA（mRNA）と呼ぶ。
バクテリアでは転写と翻訳の場所が同じであるが、私たちのような真核生物、つまり核を持っている生物では、転写と翻訳が違う区画で行われるので、転写の場所である核から翻訳の場所である細胞質へとmRNAを輸送する必要がある。
タンパク質の情報をコードするmRNA以外にも、実はRNAには色々な種類がある。詳細は省くが、mRNA以外の様々なRNAにはタンパク質の情報を担う以外の様々な機能がある。これら色々な種類のRNAには核の中でそれぞれ違うセットのタンパク質因子群が結合し、それぞれのRNAを細胞質へと輸送する。このことは、それらのタンパク質因子群がRNAの違いを区別しているということになる。
私たちは、複数の共通点を持つ似たもの同士であるmRNAとU snRNAという短いRNAの間がどのように区別されているのかを調べた結果、RNAの長さが重要であることを発見していた。すなわち、人工的に長くしたU snRNAはmRNAの因子群で、逆に短くしたmRNAはU snRNAの因子群で核外へ輸送されるようになった。また、その切り替わりの長さの境目は約200～300塩基長であった（図1）。このことは、細胞にはRNAの長さを測り、輸送経路を決定するメカニズムが存在することを意味しているが、そのメカニズムについては長い間謎であった。
図1
私たちは、様々な実験の結果、細胞がRNAを長さに応じて分類するメカニズムについて次のようなことを明らかにした（図2）。RNAポリメラーゼ（ II 型）による転写開始直後、染色体DNAから新生RNAの末端が現れ始めると、そこにキャップ構造という特殊な構造（図の黄色い○）が付加され、キャップ構造結合因子CBCが結合する。この時点では、このRNAが将来mRNAになるのかU snRNAになるのか細胞にはわからない。転写がさらに進み、新生RNAの長さが200～300塩基長より長くなると、hnRNP CというRNA結合タンパク質の四量体が安定に結合できるようになり、そのような転写物はmRNA前駆体であると分類され、同時にU snRNA輸送因子であるPHAXのその転写物への結合が阻害される。逆に、RNAの長さが200～300塩基長より短いまま転写が終了した場合、 hnRNP Cの四量体が安定に結合できず、そのような転写物はU snRNA前駆体であると分類され、PHAXをはじめU snRNA輸送因子群がRNA上に集合する。このように、hnRNP Cの四量体が「分子のものさし」となってRNAの長さを測り、RNAを長さに応じて仕分けすることが明らかになった。
図2
関連リンク
- 論文は以下に掲載されております。
http://dx.doi.org/10.1126/science.1218469 - 以下は論文の書誌情報です。
hnRNP C Tetramer Measures RNA Length to Classify RNA Polymerase II Transcripts for Export. Asako McCloskey, Ichiro Taniguchi, Kaori Shinmyozu, Mutsuhito Ohno. Science 30 March 2012: 335 (6076), 1643-1646.
[DOI:10.1126/science.1218469]
- 京都新聞（3月30日 25面）および科学新聞（4月20日 2面）に掲載されました。