2019年6月6日 2021年9月2日

rRNA、mRNA、tRNAの違い・役割をわかりやすく解説【身近な例えつき】

高校生物／大学生物

生物学のタンパク質合成で出てくるRNAの種類に頭が混乱したことはありませんか？

rRNA、mRNA、tRNAなどいろいろなRNAが登場して、RNAとrRNAは別物なのか、包括関係にあるのかなど、混乱することがありますよね。

結論から言うと、rRNA、mRNA、tRNAはすべてRNAです。RNAを機能・役割によって分類した呼び名が、rRNA、mRNA、tRNAです。

政府機関が経産省、防衛相、文科省に分けられているのと同じイメージです。

今回は混乱しやすい各RNAについて、わかりやすく解説します。

もしイメージを最初に抑えたいという方は、記事の最後からご覧ください。身近な例えで、各RNAとタンパク質合成を説明しています。

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rRNA、mRNA、tRNAの違い・役割をまずざっくりイメージ

DNAは重要な遺伝情報を持っていますが、RNAの力を借りなければ、遺伝情報を活用できません。

以前の記事でも触れましたが、

DNAは遺伝情報を保存するためのもの

RNAは遺伝情報を利用するためのもの

なんですね。

つまり、DNAの情報をアウトプットする（発現させる）のがRNAの役割です。

※厳密には、RNAには情報を利用しないものがあります。

tRNA、rRNAは厳密にはノンコーディングRNAに含まれますが、ここではわかりやすく理解していただくために、大まかに説明しています。

mRNA、tRNA、rRNAのざっくりしたイメージをイラストにするとこんな感じです。

※後で説明しますが、mRNAとtRNAが「持つ」ものは異なります。

ｍRNA＝メッセンジャーRNA：持つ

tRNA＝トランスファーRNA：運ぶ（＋識別する）

rRNA＝リボソームRNA：作る

もう少し詳しくしたのがこちら。

出典：http://ajan.ciceros.co

rRNAと書いてあるものはリボソームでないの？という疑問については、後述します。

ｍRNAの役割

mRNAの役割は「持つ」こと。持つのは遺伝情報です。

mRNAは遺伝情報をDNAから受け取って（コピーして）、タンパク質を作る場所（リボソーム）まで移動します。DNAの遺伝情報がmRNAにコピーされることを転写といいます。

しかし、貴重な情報を持っていても、材料（アミノ酸）がなければタンパク質を合成できません。

一流シェフの秘伝レシピの情報を持っているけれど、肝心の材料がなくては料理を作れないのと同じです。

そこで、tRNAの力を借ります。

tRNAの役割

tRNAの役割は2つ。運ぶこと・識別することです。

運ぶのはアミノ酸です。識別するのは、届け先（mRNA）の所定の場所です。

tRNAはアミノ酸をmRNAまで運びます。

こちらの記事で、RNAは一本鎖ですが折りたたまれて分子内で塩基対を形成し、三次元構造を形成することを書きました。tRNAはその典型例で、次のような構造をしています。

出典：http://fig.cox.miami.edu/~cmallery/150/gene/tRNA.htm

tRNAでは、👆で分子の両端に塩基対を形成していない部分が2箇所ありますね（赤字）。この2つの部分が、タンパク質を合成するうえで非常に重要です。

その1つが、一番上にあるコドン（3つの塩基の集まり）。ここにアミノ酸が結合します。もう1つが、一番下にあるアンチコドン。この3つのヌクレオチドが、mRNAの相補的なコドンと塩基対を形成します。

mRNAの3つの塩基と逆配列の塩基を持つため、アンチコドンといいます。

tRNAは片方で正しいアミノ酸を識別し、もう片方でｍRNAのコドンを識別し、アミノ酸をｍRNAの所定の位置に届けます。ｍRNAのコドンがアミノ酸を識別するわけではないのです。

教科書にはさまざまなtRNAの模式図が登場します。

👇の左は、実際の全体像を示したもの。右は、tRNAのアンチコドンを強調した模式図です。

出典：http://fig.cox.miami.edu/~cmallery/150/gene/tRNA.htm

このようにして、アミノ酸を持ったtRNAがmRNAに沿って一列に並び、アミノ酸同士が結合してタンパク質が合成されていきます。タンパク質の合成工場となる場が、リボソームです。

出典：courses.lumenlearning.com

rRNAとリボソームの違い

まず、リボソームとrRNAについて区別しておきます。

リボソームは、rRNAとタンパク質から構成されており、リボソームの中心的な役割はrRNAが担います。タンパク質はrRNAを強化するものです。つまり、リボソームの主役はrRNAなのです。

これは教科書から抜粋したリボソームの構造です。

出典：ワトソン遺伝子の分子生物学（第6版）p476

リボソームの中心はrRNAで、タンパク質がrRNAの隙間を埋めていますね。

出典：alevelbiology.co.uk

リボソームは👆のように大小のサブニットより構成されます。翻訳が行われないときは、左のように離れて存在しています。

タンパク質合成のたびに、「くっつく→離れる」を繰り返しています。その流れは、

①リボソームの大小ユニットが集合する

②リボソームがmRNAと会合する

③tRNAがアミノ酸をmRNAに届け、タンパク質が合成される

④リボソームがmRNAから離れ、大小サブユニットがバラバラになる

出典：ワトソン遺伝子の分子生物学（第6版）p473

rRNAの役割

rRNAの役割は、タンパク質をつくることです。正確には、タンパク質合成を触媒することです。

リボソームにおけるrRNAの役割をもう少し詳しく見てみます。

前述の通り、リボソームは大小のサブユニットから構成されていましたね。各サブユニットには次の違いがあります。

小サブユニット：mRNAとtRNAを正しく結合させる（暗号解読センター）

大サブユニット：ペプチド結合を形成する（ぺプチジル転移酵素中心）

サブユニットの違いと書きましたが、実際は、リボソームの上記機能を持つ領域は、ほとんど、または完全にrRNAからできています。

このように、rRNAはリボソームの中で、mRNAとtRNAのペアが正しいかどうかを確認し、ペプチド鎖を形成しています。もし間違ったtRNAが入り込んでいたら、そのtRNAは追い出されてしまいます。

リボソームができないこと

興味深いのが、リボソームはtRNAとmRNAのマッチングはしっかり確認しますが、tRNAが持っているアミノ酸が正しいかどうかは確認できないことです。

つまり、リボソームはtRNAを識別するのであって、アミノ酸を識別するのではないということです。もしtRNAが間違ったアミノ酸を持っていても、それを阻止することはないのです。リボソームの優先事項は、tRNAとmRNAのマッチングが正しいかどうかを確認することなのです。

では、どのようにtRNAの持つアミノ酸が正しいかを確認するかというと、アミノアシルtRNA合成酵素が活躍します。アミノ酸の種類ごとに合成酵素が1種類あり、担当するアミノ酸をそれぞれ正しいtRNAに結合させています。この精度は非常に高く、間違ったアミノ酸を結合するtRNAは1000個に1個以下です。

その細かな仕組みはまた別の機会に譲るとして、今回お話したmRNA、tRNA、rRNAの関係。考えれば考えるほど、男女が結婚に至るまでを連想するのは私だけでしょうか？