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Messenger RNA Definition

Messenger ribonucleic acids (mRNA) は、DNA からの情報を、タンパク質を作る細胞の機械に伝達します。 直径わずか 10 ミクロンの細胞核の中には、人体を構築し維持する方法について書かれた、長さ 3 メートルの二本鎖 DNA の「取扱説明書」がぎっしり詰まっています。 各細胞がその構造を維持し、すべての機能を発揮するためには、細胞の種類に応じた部品（タンパク質）を絶えず製造する必要がある。 それぞれの核の中では、RNAポリメラーゼII（RNAP II）というマルチサブユニットのタンパク質がDNAを読み取り、同時にメッセンジャーRNA（mRNA）と呼ばれる「メッセージ」つまり転写物を作るというプロセスを経ています。 mRNAの分子は、アデニン、シトシン、グアニン、ウラシル塩基が糖リン酸骨格によって結合された、比較的短い一本鎖の分子で構成されています。 RNAポリメラーゼがDNAの一部を読み取り終えると、プレmRNAは成熟mRNAに加工され、細胞核の外へ移送される。 リボソームはmRNAを読み取り、翻訳と呼ばれるプロセスでメッセージを機能的なタンパク質に変換する。 新たに合成されたタンパク質の構造と機能に応じて、細胞内でさらに修飾されるか、細胞外に輸送されるか、あるいは細胞内にとどまることになる。 下図は、細胞核で転写（DNA->RNA）が行われ、RNAPはRNAポリメラーゼII酵素がRNAを合成しているところです。

前駆体のmRNAにはイントロンとエクソンがある。 イントロンは翻訳の前に取り除かれ、エクソンはタンパク質のアミノ酸配列をコードしています。 成熟したmRNAを作るために、細胞機構はプレmRNAから「翻訳不可能な」イントロンを除去し、mRNA中に翻訳可能なエクソン配列だけを残す。

mRNAの種類

プレmRNAとhnRNA

プレカーサーmRNA（プレmRNA）は、真核生物のmRNAがDNAテンプレートから外れたときの主要な転写産物である。 hnRNA とは、転写が行われる細胞核内にあるすべての一本鎖 RNA (DNA->RNA) のことで、プレ mRNA はこれらのリボ核酸の大部分を形成しています。 プレmRNAには、タンパク質に翻訳される前に除去される必要のある配列や「スプライシングアウト」される必要のある配列が含まれています。 これらの配列は、RNA自身の触媒活性によって除去されるか、スプライソソームと呼ばれる複数のタンパク質からなる構造体の働きによって除去される。 7560>

下の図はプレ-mRNAの構造を示している。 プレmRNAにはイントロンが含まれ、5’キャップと3’テールがあってもなくても構いません。

Monocistronic mRNA

単鎖のmRNA分子には1つのタンパク質をコードするエクソン配列が含まれています。 7560>

バイシストロン型mRNA

バイシストロン型mRNA分子は、2つのタンパク質をコードするエキソン配列を含んでいます。

Polycistronic mRNA

A polycistronic mRNA分子は、複数のタンパク質のエキソンをコードする配列を持っています。 細菌やバクテリオファージ（細菌を宿主とするウイルス）のmRNAは、ほとんどがポリシストロン型です。

Prokaryotic vs. Eukaryotic mRNA

Polycistronic prokaryotic mRNAには、タンパク質合成を開始および終了するための複数の部位が含まれています。 原核生物には小器官がなく、核膜が明確に定義されているため、mRNAの翻訳は、細胞質でのmRNAの転写と連動することができる。 真核生物では、mRNAは核内の染色体上で転写され、処理された後、核膜孔を通って細胞質へと移動する。 原核生物のmRNAは、リボヌクレアーゼというRNAを切断する酵素によって常に分解されている。 例えば、大腸菌のmRNAの半減期は約2分である。 バクテリアのmRNAは、急速に変化する環境条件に柔軟に対応できるように、短命である。 真核生物のmRNAは、代謝的に安定している。 例えば、核を失った哺乳類の赤血球（網状赤血球）の前駆体は、核がまだ存在していた時に転写されたmRNAを翻訳することで、数日間ヘモグロビンを合成している。 最後に、原核生物のmRNAは最小限のプロセッシングしか受けていない。 真核生物では、プレmRNAは翻訳される前に、イントロンの除去、5′-キャップの付加、3’ポリアデニル化尾の付加などの処理を受け、成熟mRNAが形成されて翻訳できる状態になる。 mRNAには、鋳型となるDNA上の塩基配列と相補的なコドンが含まれており、リボソームとtRNAの働きによってアミノ酸の生成を指示する。また、mRNAには、翻訳のタイミングや速度を決定できる複数の調節領域がある。 さらに、リボソーム、tRNA、およびさまざまなヘルパータンパク質が結合する部位があるため、翻訳が秩序正しく進むようになっている。

細胞によって生産されるタンパク質は、酵素、構造分子、あるいはさまざまな細胞成分の輸送装置として、さまざまな役割を担っている。

mRNA 翻訳

mRNA は、転移 RNA (tRNA) 分子と開始、伸長および終結因子と呼ばれる複数のタンパク質の助けを借りて、細胞質内の自由リボソーム上で翻訳することができます。 細胞質内の遊離リボソームで合成されたタンパク質は、多くの場合、細胞質自体で細胞に利用されるか、細胞内小器官の中で利用されることを目標とします。 あるいは、分泌されるべきタンパク質は細胞質で翻訳され始めるが、最初の数残基が翻訳されるとすぐに、特定のタンパク質が翻訳装置全体を小胞体（ER）の膜に輸送する。 最初の数個のアミノ酸はER膜に埋め込まれ、残りのタンパク質はERの内部空間へと放出される。

200を超える疾患が、プレmRNAからmRNAへの変換過程の欠陥に関連していると言われている。 DNAやスプライシング機構の変異は、プレmRNAのスプライシング精度に大きく影響する。 例えば、DNA配列の異常は、プレmRNA中の隠れたスプライス部位を消失させたり、弱めたり、活性化させたりすることがあります。 同様に、スプライシング機構が正常に働いていない場合、スプライソソームは配列に関係なくプレmRNAを誤って切断する可能性がある。 これらの変異は、プレmRNAが機能不全のタンパク質をコードするmRNAに処理される結果となる。 また、異常なmRNA自体が、ナンセンスを介したmRNAの崩壊や、新生プレmRNAの共転写分解を受けることもある。 早老症、乳癌、嚢胞性線維症など様々な疾患の患者由来の細胞は、RNAスプライシング異常を示し、癌や神経病理学的疾患が最も一般的である。

• リボソーム – リボソームは多くのタンパク質からなる酵素で、翻訳の過程でmRNAからタンパク質を合成する触媒となるものです。
• RNAP II – RNAポリメラーゼIIは、多くのタンパク質から成る酵素で、転写と呼ばれるプロセスで、細胞核内でDNAを読み取り、RNAを合成します。
• 転写-転写は、RNAポリメラーゼによってDNAからRNAを合成することです。
• 翻訳-翻訳は、リボソームと他のタンパク質が関与するmRNAからタンパク質を合成することである

Quiz

1. 成熟mRNAの分子は短い一本鎖で、以下の成分を含む：
A.アデニン、シトシン、グアニン、ウラシル、エクソン、5′-キャップ、3′-ポリテール
B.アデニン、シトシン、グアニン、ウラシル、5′-キャップ、3′-ポリテール
C.成熟mRNAの分子は、短鎖、一本鎖である。 アデニン、シトシン、グアニン、ウラシル、エクソン、5′-キャップ、3′-ポリテール
C. アデニン、シトシン、グアニン、ウラシル、イントロン
D. イントロン、5′-キャップ、3′-ポリテール

2. mRNAの転写と翻訳に関わる場所と細胞内機構を挙げよ。
A.転写と翻訳に関わる場所と細胞内機構を挙げよ。B.転写と翻訳に関わる場所と細胞内機構を挙げよ。 転写はリボソームの働きによって核で起こり、翻訳はRNAP IIによって細胞質で起こる。
B. 転写はRNAP IIの作用により核で起こり、翻訳はリボソームの作用により細胞質または小胞体で起こる
C. 転写はRNAPIIの働きにより細胞膜上で起こり、翻訳は翻訳因子の働きにより細胞質で起こる。
D. 上記のいずれも正しくない。

4. プレmRNAからmRNAへの重要な処理ステップでは何が起こりますか？
A.プレmRNAからmRNAへの重要な処理ステップでは何が起こりますか？ 非コード化イントロンは除去されるか、「スプライシングアウト」されます。 mRNAがタンパク質に翻訳される。
C. プレmRNAが核の外に排出される
D. 上記のすべて。