siRNA(small interfering RNA)について

雑感、その他

これまで、mRNA、miRNAをテーマに取り上げてきていますので、siRNAをテーマにしないわけにも行かないと思います。ということで、今回は、siRNAをテーマにしたいと思います。ただし、ヒトなどの哺乳類の細胞にはsiRNA(内在性のsiRNA)は無いので、、その点がmRNAやmiRNAと大きく異なる点であります。

以下は、私が勉強した内容です(間違っている箇所があったらごめんなさい)。siRNAはかなりややこしいので、できるだけわかりやすくまとめてみました(それがライフサイセンスコミュニケーターの役割でございます)。

(1)植物は、RNAウイルスへの防御機構として、siRNAによるRNA干渉の仕組みを持っている。
(2)植物細胞に侵入したウイルスの1本鎖RNAは、自己複製を行う仕組みを持っている。
(3)自己複製時の途中過程で、二本鎖RNA(double stranded RNA:dsRNA)が生じる。
(4)植物細胞の中にあるDicer酵素がそのdsRNAを切断し、21塩基対の短い2本鎖RNA(siRNA)ができる。
(5)そのsiRNAは、細胞内にある複数のタンパク質と結合してRISC複合体(RNA-induced silencing complex)を形成する。siRNAは、RISC複合体の形成時に1本鎖になる。
(6)そのRISC複合体は、ウイルスからもたらされた1本鎖RNAを切断し、ウイルスRNAの自己複製を阻止する
(7)RISC複合体がRNAを切断する作用にことを、RNA干渉(RNA interference (RNAi) と言う。
(8)siRNAの塩基配列と、完全に一致する相補配列を持つRNAを対象とするので、誤って別のRNAを切断することはない。
(9)dsRNAを切断してsiRNAができる際、たまたま内在のmRNAと相補配列になってしまった場合、内在のmRNAとRNA干渉が生じるため、植物に病変が生じる。

図は、参考文献の(1)からの引用です。

ヒトなどの哺乳類の場合、侵入したウイルスに抗体が取り付いたり、キラーT細胞がウイルス感染した細胞を壊したりする免疫機能が働き、ウイルスの増殖を抑制します。しかし、植物にはそういった免疫機構がない代わりに、このように、siRNAによるRNA干渉によってウイルスRNAを切断して分解し、ウイルスの増殖を防いでいるのですね。ちなみに植物に感染するウイルスの約8割は、RNA型のウイルスだそうです。

ところで、ヒトなどの哺乳類の細胞にはsiRNAはないのですが、人工のsiRNAを哺乳類の細胞に導入すると、siRNAの塩基配列と完全に一致する相補配列を持つmRNAが切断される、つまりRNA干渉が発生することが2001年に発見されました(参考文献(3))。核酸医薬には、この仕組みを利用しているものがあります。

ゲノムの特定の遺伝子を壊してその遺伝子からのタンパク質の発現を封じることをノックアウトと言うことに対して、人工のsiRNAを使って特定の遺伝子由来のmRNAを壊してそのmRNAからのタンパク質の発現を封じることを、ノックダウンと言います。ノックダウンの手法は、ゲノム遺伝子を破壊しないので、遺伝子の機能を一時的に低減させ、また回復させることもできます。

<参考文献>
(1)RNAサイレンシングと植物ウイルス
 https://bsj.or.jp/jpn/general/bsj-review/BSJ-review_8B3%2048_57.pdf
(2)植物における小分子RNAの動態体制御
 https://www.jbsoc.or.jp/seika/wp-content/uploads/2013/10/82-05-06.pdf
(3)Duplexes of 21-nucleotide RNAs mediate RNA interference in cultured mammalian cells 2001年5月24日
 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11373684/

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