siRNAとshRNAの違いとは?分かりやすく解説!

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siRNAとshRNAの主な違いは、siRNAが3’末端に2塩基のオーバーハングを持つ短いdsRNAで、RNA干渉(RNAi)を活性化するのに対し、shRNAはループ構造を持ち、それがsiRNAに加工されていることである

さらに、siRNAは投与量あたりの効果が一過性で、特定の疾患に最適であるのに対し、shRNAは内因性のプロセシングマシンを用いて最適化することができ、低いコピー数で高い効力と持続的な効果を発揮することができます。

また、siRNAは製造工程がシンプルであり、最適化されたshRNAは標的外への影響が少ないという特徴があります。

小干渉RNA(siRNA)と短ヘアピンRNA(shRNA)は、RNA干渉経路のサイレンシング経路に関与する2種類の制御RNAで、標的mRNAとの相補的結合に応じて、配列特異的に標的mRNAの分解を引き起こします。

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siRNAとは

Small interfering RNA(siRNA)とは、二本鎖RNA分子の一種で、21~25塩基程度の小さな分子である

二本鎖RNAの形成を利用して遺伝子を不活性化するRNA干渉(RNAi)経路の重要なアプローチの1つです。

一般に、RNAi経路は遺伝子発現の転写後調節としてタンパク質のノックダウンを担う。

What is the Difference Between siRNA and shRNA:図1 RNAi経路におけるSiRNA

さらに、長いRNA二重鎖が切断されると、siRNAが形成される。

ここで、二本鎖RNA特異的RNase III酵素であるDicerは、二本鎖RNAと複合体を形成する。

この酵素は、3’末端に2塩基のオーバーハングを残したまま、dsRNAを切断してsiRNAを形成する。

その後、これらのsiRNAはRISC(RNA-induced silencing complex)と複合体を形成し、RNA二重鎖からセンス鎖を分解する役割を担っている。

shRNAとは

ショートヘアピンRNA(shRNA)は、比較的長いRNA分子の一種で、ヘアピンループを形成する領域があります

一般に、shRNA は、対応する RNA 遺伝子をベクターを介して細胞内に導入し、細胞内に形成される人工分子です。

実際には、細胞内で自然にRNA二重鎖が形成される際に関与するmiRNA分子を模倣している。

図2:shRNAの形成過程

また、shRNAのステム領域は、標的mRNA分子とハイブリダイゼーションすることで形成される。

二重鎖を形成した後、Dicerが結合し、二重鎖を切断してsiRNA分子を形成する。

このsiRNA分子はRISCと結合し、上記と同様にセンス鎖を分解する。

siRNAとshRNAの類似性

  • siRNAとshRNAは、ノンコーディングで制御性のある2種類のsmall RNAです。
  • さらに、RNA遺伝子はこれらのRNAをコードしている。
  • また、両RNAは標的mRNAと二本鎖RNAを形成し、RNA干渉経路を誘導することができる。
  • 細胞内ではダイサーとRISCの両方によって処理される。
  • miRNAとともに、標的mRNAの配列特異的な分解を担う。
  • したがって、これらのRNAの主な機能は、遺伝子発現の転写後調節であるRNAサイレンシングに関与することです。

siRNAとshRNAの違いについて

定義

siRNAは二本鎖RNAを切断・加工した一本鎖RNA分子を指し、shRNAはタイトヘアピン回転をする短いRNA配列で、遺伝子発現を抑制することができるものを指します。

これがsiRNAとshRNAの大きな違いです。

の略です。

siRNAはsmall interfering RNA、shRNAはshort hairpin RNAを意味します

天然素材か人工素材か

さらに、siRNAとshRNAの重要な違いは、siRNAは細胞内で自然に生成されるのに対し、shRNAは形質転換により対応するRNA遺伝子を導入することで人工的に細胞内で生成される点です。

構造

また、siRNAは通常21〜25塩基の二本鎖RNA分子であるのに対し、shRNAは約80塩基対の長さで、内部交配領域を含むため、ヘアピン構造を形成する。

したがって、この点もsiRNAとshRNAの違いです。

長さ

また、siRNAとshRNAのもう一つの違いは、siRNAは短く、shRNAは比較的長いということです。

RNAiにおける役割

siRNAは3’末端に2塩基のオーバーハングを持つdsRNAを形成し、RNA干渉(RNAi)を活性化するが、shRNAはループ構造を持ち、siRNAに加工される。

miRNAとの関係

また、miRNAとの関係もsiRNAとshRNAの違いです。

siRNAは内因性のDICERまたはDROSHAタンパク質によってmiRNAが処理されて作られるのに対し、shRNAはmiRNAを模倣して作られます。

サステナビリティ

siRNAは1回投与あたりの効果が一過性であるのに対し、shRNAは持続性があります。

有効投与量

siRNAは高用量で効果があり、shRNAは低用量で効果があります。

効能

siRNAは効力が弱く、shRNAは効力が強いという違いがあります。

メリット

siRNAは製造工程がシンプルであり、最適化されたshRNAはmiRNAの足場に組み込まれるため、オフターゲット効果が少ない。

アプリケーション

また、siRNAはターゲットに直接作用させることでタンパク質を短期的にノックダウンすることができますが、shRNAはRNAi経路を介することでタンパク質を長期的にノックダウンすることができます。

ここもsiRNAとshRNAの違いですね。

結論

siRNA(小干渉RNA)は、RNA干渉経路において標的mRNAの配列特異的分解に関与する非コード化調節RNAの一種である

短いRNA分子で、標的となるmRNAとRNA二重鎖を形成する。

また、miRNAの内因性プロセシングにより生じる。

一方、shRNA(short hairpin RNA)は、miRNAを模倣した人工RNAの一種である

miRNAの分解と同じ細胞内機構により、siRNAに分解されます。

一般に、shRNAはsiRNAよりも長く、ヘアピンループを含んでいます。

しかし、siRNAとshRNAの主な違いは、RNAiにおいて標的mRNAを配列特異的に分解する方法です。

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