【RNA干渉】miRNAとsiRNAの共通点・違いについてシンプルに考えてみる

スポンサーリンク

DNAの情報はRNAにコピーされて、それを元にタンパク質がつくられますよね。

RNAからタンパク質が合成される過程を「翻訳」といいますが、RNAの中には翻訳されないものもあります。

今回注目するのは、翻訳されないRNAである、miRNAとsiRNAです。

miRNAについては、こちらの記事でご紹介しました。今回は両者の違い・共通点に注目します。

 

まず、miRNAとsiRNAの共通点からみていきます。



miRNAとsiRNAの共通点

miRNA、siRNAどちらも、遺伝子の発現を抑制するという点では同じです。

その流れをイラストにすると次のようになります。

これは『エッセンシャル細胞生物学』p283にあるイラストを手書きで書いたものです。

2つを比べると、どちらも似たメカニズムですね。

【miRNAの場合】

①細胞質を出た後に、二本鎖の状態から加工されて、一本鎖のmiRNAとなります。

一本鎖miRNAはRISC複合体というタンパク質に取り込まれて、相補的な配列を持つmRNAを探します。

 

【siRNAの場合】

外来の二本鎖RNAが分解されて短いRNA断片となります。

 短く分解された外来の二本鎖RNA断片がsiRNAです。

②miRNAと同様に、RISC複合体に取り込まれて、相補的な配列を持つmRNAを探しにいきます。

 

一本鎖、二本鎖の違いはありますが、miRNA、siRNAどちらも、RISC複合体にとりこまれて、相補的な配列を持つmRNAを探しに行く、という点では同じですよね。

ちなみに、イラストでsiRNAは一本鎖の状態でRISC複合体にくっついていますね。細かく書くと、RISCはsiRNAを取り込んだ後、一方の鎖を捨て、残った一方を利用して相補的なmRNAを探しています。

では、miRNAとsiRNAの違いは何でしょうか?

miRNAとsiRNAの違い①

大きな違いは、

miRNAはmRNA配列に部分相補的に結合しますが、siRNAはmRNA配列に完全相補的に結合します。

 

siRNA Versus miRNA as Therapeutics for Gene Silencing

 

miRNAは、部分的に一致するmRNA配列に結合してmRNAを分解するので、1種類のmiRNAがさまざまなmRNAの遺伝子発現に関わっています。

一方、siRNAは完全に一致するmRNA配列に結合します。

 

ほかにも違いがあるので、見ていきます。

miRNAとsiRNAの違い②

由来とターゲットに、「中」と「外」の違いがあると思っています。

※いろいろな資料・教科書を読んだうえでの私の解釈です。もし誤りがありましたら修正します。

・miRNAのターゲットは、細胞の中でつくられるRNAであるのに対し、siRNAのターゲットは外来のRNAである

・miRNAはゲノム上にコードされていて生体内で作られるのに対し、siRNAは外来RNAからつくられる

 

海外の資料もいろいろ見た結果、大きな違いは「中」か「外」ではないかと思いました。

この違いをふまえると、

miRNAは部分的に一致するだけで、さまざまな遺伝子の発現を調節できる➡遺伝子発現調節の効率性アップにつながるのでは?

siRNAは完全に一致するmRNAのみ切断し、感染から自分を守る➡防御力アップにつながるのでは?

 

と、個人的に納得です。

(miRNAの働きはまだすべて解明されていません)。

※合成したsiRNAは遺伝子ノックダウンで使われていますが、上記はあくまで「自然発生する」siRNAに着目して考えました。

 

miRNAとsiRNAの違い③

miRNAは哺乳類、植物にありますが、siRNAは植物・下等動物にはあるものの、哺乳類にあるかは解明されていません。

注意が必要なのは、遺伝子ノックダウンにおいて使用される「siRNA」は「合成されたsiRNA」であるという点です。

※遺伝子ノックダウンとは、特定の遺伝子の機能を抑える技術のことです。

siRNAが哺乳類にあるかはわかっていませんが、植物などには存在が認められています。つまり、自然発生するsiRNAは存在するわけで、「すべてのsiRNA=合成された」ではありません。

 

miRNAとsiRNAの違い

冒頭で述べたとおり、

miRNAは一本鎖、siRNAは二本鎖です。

 



RNA干渉(RNAi)とは

上記のように、mRNAをターゲットとして破壊して、遺伝子発現を抑制する仕組みをRNA干渉(RNAi)といいます。

植物や線虫など、広い範囲で生物にみられる、細胞の防御システムです。

教科書によっては、RNA干渉に関与するのはsiRNAと書かれているものもありますが、miRNA・siRNAどちらもRNA干渉(RNAi)に関与しています。

 

ちょっと余談ですが、RNA干渉で思い浮かべるのは、CRISPR-Cas9(クリスパーキャス9)を見つけたジェニファー・ダウドナ

https://nieuws.kuleuven.be/en/content/2016/doudna_and_charpentier

ダウドナの専門はRNA干渉でした。

RNA干渉が”RNA”をターゲットとすることから、CRISPR-Cas9も当初、RNAをターゲットとするのではないか、と考えられていたようです。

 

クリスパーを発見したもうお一人、微生物を専門とするエマニュエル・シャルパンティエが、ダウドナに共同研究を持ちかけた理由は、ダウドナがRNA研究で有名だからでした。

https://nieuws.kuleuven.be/en/content/2016/doudna_and_charpentier

 

CRISPR-Cas9の理解を深めるためにも、RNA周辺についてはもっと勉強していきます。

 

【参考】

siRNAとmiRNAの違いは何?RNA干渉(RNAi)に関する基礎知識

植物における小分子RNAの動態制御

siRNA Versus miRNA as Therapeutics for Gene Silencing

Essential細胞生物学(原書第4版)

Essential細胞生物学(原書第4版)

8,800円(11/20 13:49時点)
発売日: 2016/03/04
Amazonの情報を掲載しています
基礎から学ぶ遺伝子工学 第2版

基礎から学ぶ遺伝子工学 第2版

田村 隆明
3,740円(11/20 18:06時点)
発売日: 2017/11/02
Amazonの情報を掲載しています
ゲノム編集の光と闇 (ちくま新書)

ゲノム編集の光と闇 (ちくま新書)

青野 由利
864円(11/20 22:36時点)
発売日: 2019/02/06
Amazonの情報を掲載しています

RELATED

スポンサーリンク