RNAスプライシングとオルタナティブ・スプライシングの違いとは?

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RNAスプライシングと代替スプライシングの主な違いは、RNAスプライシングがmRNAの一次転写産物のエクソンをスプライシングするプロセスであるのに対し、代替スプライシングは同じ遺伝子のエクソンの組み合わせに差を生じさせるプロセスであることである

さらに、RNAスプライシングはタンパク質に翻訳されるmRNA分子の生成を担うのに対し、代替スプライシングは同じ一次転写産物からさまざまなタンパク質を生成する役割を担っている。

RNAスプライシングと代替スプライシングは、真核生物の遺伝子の転写に続く2種類の転写後修飾です。

どちらも機能的なタンパク質を生成するために重要です。

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RNAスプライシングとは

RNAスプライシングとは、真核生物において、一次RNA転写物からイントロンを取り除き、エクソンを結合させる生物学的プロセスです。

ヒトの場合、遺伝子の平均的な長さは3万塩基対であるが、成熟mRNA分子の長さは2万塩基対未満です。

このmRNA分子の平均的な長さの短縮を担っているのが、RNAスプライシングです。

RNAスプライシングプロセスの主な機能は、一次RNA転写物から成熟mRNA分子を生成し、機能性タンパク質に翻訳できるようにすることである

図1: RNAスプライシングの仕組み

一般に、イントロンは5’から3’方向にGUで始まり、AGで終わる。

前者はスプライシングドナー部位、後者はスプライシングアクセプター部位です。

アクセプター部位の20-50塩基上流には、分岐部位と呼ばれる第3の部位が存在し、分岐部位のコンセンサス配列は「CU(A/G)A(C/U)」(Aはすべての遺伝子で保存されている)です。

これら3つの部位を総称してスプライシングシグナルと呼んでいる。

また、ドナー部位のエキソン配列はほとんどの場合(A/C)AGであり、アクセプター部位のエキソン配列はGです。

図2:RNAスプライシングの2段階機構

5つのsnRNA分子とその関連タンパク質は、スプリコソームというリボ核タンパク質を形成し、大きな(60S)複合体となる。

スプリコソームは、2段階のプロセスで一次RNA転写産物からイントロンを除去する役割を担っている。

一方、Constitutive splicingは、一般的なRNAスプライシング機構です。

代替スプライシングとは

代替スプライシングとは、特定の遺伝子の一次RNA転写物から、異なるmRNA分子を生成する生物学的プロセスです。

つまり、1つの遺伝子を発現させると、代替スプライシングの働きにより、複数のタンパク質が生成される可能性があるということです

したがって、これらの成熟mRNA分子は、一次RNA転写産物中のエキソンのいくつかを欠いている可能性がある

これらのタンパク質のアミノ酸配列は互いに異なるため、細胞内で異なる生物学的機能を発揮する。

ヒトのゲノムには25,000-35,000のタンパク質コード遺伝子が存在するが、9万以上のタンパク質がオルタナティブスプライシングの結果として合成されている。

また、1つのRNA転写産物から合成される複数のタンパク質は、タンパク質アイソフォームと呼ばれています。

図3: 選択的スプライシングの全体像

代替スプライシングには、5つの基本的な様式があります。

それらは、エキソンスキッピングまたはカセット型代替エキソン、相互排他的エキソン、代替3’スプライスサイト、代替5’スプライスサイト、イントロン保持の5つです。

脊椎動物や無脊椎動物で最も一般的な代替スプライシングのパターンはエクソンスキッピングです。

下等後生動物では、イントロンの保持です。

What is the Difference Between RNA Splicing and Alternative Splicing_Figure 1 図4: 選択的スプライシングのメカニズム

RNAスプライシングと代替スプライシングの類似性

  • RNAスプライシングと代替スプライシングは、真核生物の遺伝子発現の過程で起こる2種類の転写後修飾です。
  • RNAスプライシングとalternative splicingは、真核生物の遺伝子発現の過程で起こる転写後の修飾であり、両者とも一次RNA転写産物がエフェクターとなる。
  • また、両者ともイントロンを除去してエクソンをスプライシングする。
  • さらに、どちらも機能的なタンパク質に翻訳することができるmRNA分子の生成を担っている。
  • さらに、どちらの過程も核の内部で行われる。

RNAスプライシングと代替スプライシングの違い

定義

RNAスプライシングとは、翻訳前にイントロンが除去され、エクソンが結合された新生プレメッセンジャーRNA(プレmRNA)転写物を修正することを指す。

一方、代替スプライシングは、メッセンジャーRNA(mRNA)が、異なる細胞機能や特性を持つ可能性のある異なるタンパク質変異体(アイソフォーム)の合成を指示するプロセスを意味する

これらの定義から、RNAスプライシングとalternative splicingの根本的な違いを説明することができる。

機能

RNAスプライシングは一次RNA転写産物のエクソンをスプライシングするのに対し、代替スプライシングは一次RNA転写産物のエクソンをスプライシングし、エクソンの組み合わせに差異を生じさせるものです。

これがRNAスプライシングとalternative splicingの機能的な違いです。

エクソン

さらに、RNAスプライシングによって生成される成熟mRNAは一次転写産物のすべてのエクソンを含むが、代替スプライシングによって生成される成熟mRNAは一次RNA転写産物のすべてのエクソンを含んでいない。

結果

RNAスプライシングと代替スプライシングのもう一つの違いは、スプライシングの結果です。

RNAスプライシングでは、機能的なタンパク質に変換できるmRNA分子が得られますが、代替スプライシングでは、異なるタンパク質異性体に変換できる異なるmRNAのバリアントが得られます。

重要性

RNAスプライシングとalternative splicingの重要性の違いは、RNAスプライシングが一次転写産物から非コード領域を除去してタンパク質コード領域をまとめるのに対し、alternative splicingは細胞の情報多様性とプロテオーム多様性を増加させることである

結論

RNAスプライシングとは、真核生物のプレmRNAからイントロンを除去してエクソンを結合させることである

一方、代替スプライシングは、エクソンの組み合わせの違いにより、1つのプレmRNAから複数のmRNAを生成することである

RNAスプライシングの主な機能は、機能的なタンパク質に翻訳される成熟mRNAを生成することである

逆に、代替スプライシングは、機能に差のあるタンパク質異性体を生成する。

したがって、RNAスプライシングとalternative splicingの主な違いは、そのメカニズムと重要性にある。

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