二本鎖RNA

二本鎖RNA（dsRNA）は、細胞内に存在する2本の相補鎖を持つRNAです。DNAに似ていますが、チミンがウラシルに置き換えられ、酸素原子が1つ追加されています。^[1]構造の類似性にもかかわらず、dsRNAについてはあまり知られていません。^[2]

これらは、いくつかのウイルス（二本鎖RNAウイルス）の遺伝物質を形成します。ウイルスRNAやsiRNAなどのdsRNAは、真核生物におけるRNA干渉や、脊椎動物におけるインターフェロン応答を引き起こすことができます。^[3]^[4]^{[5]真核生物では、dsRNAはウイルス感染に対する}自然免疫系の活性化に役割を果たしています。^[1]

発見の歴史

ワトソンとクリックは、 RNAヌクレオチドの2'位のヒドロキシル基が、DNAの場合に説明したような二重らせん構造の形成をRNAが妨げていることに早くから気づいていた。^[6]

1995年、アレクサンダー・リッチとデイビッド・R・デイヴィスはRNAの二重らせん構造を初めて提唱した。^[7]

構造

「A」型の高分子 RNA は dsRNA と呼ばれ、次の特性を持ちます。

イオン強度に依存する Tm 値を持つ協調的なタイプの温度遷移プロファイル。
沈降係数（s _20,w）8～9S以上
水素結合と疎水性相互作用によって安定化された 2 つの相補的な反平行鎖からなる RNA 二重鎖に予想される塩基構成。
一本鎖RNA（ssRNA）よりも低いモル吸光度（ホスホジエステル基あたり）。
絶対低色度はssRNAより有意に高い。^[8]

これらの特性は、さまざまな生物のゲノム、および以前は「複製型」と呼ばれ、その後ファージ RNA 複製の副産物であると考えられるようになった二本鎖 RNA に見られます。あるいは、ポリ (A) · ポリ (U) またはポリ (I) · ポリ (C) 複合体のような人工の高分子量二本鎖ポリリボヌクレオチド複合体にも見られます。

広く認識されている酸性形態のポリアデニル酸およびポリシチジル酸は、これらの標準的な二本鎖 RNA 種に導入できます。これらのポリリボヌクレオチドの塩基は、アデニンおよびシトシンの pK 値よりも低い pH 値でプロトン化されるため、酸性 pH レベルでは、十分に特徴付けられた [特にポリ (A) の場合に安定な] 二本鎖構造をとります。

rRNA、mRNA、tRNA、一本鎖ウイルスRNA、ウイロイドRNAなど、他のすべての形態のRNAに見られる多かれ少なかれ豊富な自己相補的配列は、不完全および/または不規則ではあるが、同様に二重らせん二次構造を形成することができる。^[8]

出典

内因性レトロウイルス、天然のセンス-アンチセンス転写産物ペア、ミトコンドリア転写産物、および短い散在要素と長い散在要素（ SINEとLINE ）を含む反復核配列は、内因性dsRNAの主な供給源の一部です。^[9]

プロパティ

一般的に、dsRNA にはいくつかの重要な特性があります。

これらはRNase Aに対して顕著な耐性を示す^。[8]
それらは宿主ゲノムの DNA から転写されるものではありません。
それらのほとんどは、低濃度で宿主内に常に存在しています。
それらは宿主の表現型に顕著な影響を与えないようです。
それらは効果的に次の世代に引き継がれます。

dsRNA のサイズは 1.5 kbp から 20 kbp の範囲です。より小さな dsRNA (<2.0 kbp) はウイルス様粒子と関連していることが多く、これらの dsRNA の一部は既にパルティティウイルス科に属するウイルスとして特定されています。これらは通常、それぞれ約 2.0 kbp の長さの 2 つの異なる線状 dsRNA セグメントを持ちます。10 kbp を超えるセグメントは、さまざまな精製技術を使用して調製されたサンプルで固有のウイルス様粒子が特定されていないため、特定のウイルス様粒子に関連付けられる可能性は低いです。このため、これらの大きな dsRNA は以前は謎の dsRNA、内因性 dsRNA、または RNA プラスミドと呼ばれていました。^[10]

参考文献

^ ab Whitehead KA、Dahlman JE、 Langer RS 、 Anderson DG (2011-07-15)。「サイレンシングか刺激か？siRNA送達と免疫システム」。化学および生体分子工学年次レビュー。2 (1): 77–96。doi :10.1146/annurev-chembioeng-061010-114133。PMID 22432611 。
^ Lipfert J、Skinner GM、Keegstra JM、Hensgens T、Jager T、Dulin D、他 (2014 年 10 月)。「力とトルクを受ける二本鎖 RNA:二本鎖 DNA との類似点と顕著な相違点」。米国科学アカデミー紀要。111 (43): 15408–15413。Bibcode : 2014PNAS..11115408L。doi : 10.1073 / pnas.1407197111。PMC 4217419。PMID 25313077。
^ Schultz U, Kaspers B, Staeheli P (2004年5月). 「非哺乳類脊椎動物のインターフェロンシステム」.発達および比較免疫学. 28 (5): 499–508. doi :10.1016/j.dci.2003.09.009. PMID 15062646.
^ Weber F、Wagner V、Rasmussen SB、Hartmann R、Paludan SR (2006 年 5 月)。「二本鎖 RNA はプラス鎖 RNA ウイルスと DNA ウイルスによって生成されるが、マイナス鎖 RNA ウイルスでは検出可能な量ではない」。Journal of Virology。80 ( 10 ) : 5059–5064。doi : 10.1128 /JVI.80.10.5059-5064.2006。PMC 1472073。PMID 16641297。
^ Jana S、Chakraborty C、Nandi S、Deb JK (2004 年 11 月)。「RNA 干渉: 潜在的な治療ターゲット」。応用微生物学およびバイオテクノロジー。65 (6): 649–657。doi : 10.1007 /s00253-004-1732-1。PMID 15372214 。
^ Salazar M、Fedoroff OY、Miller JM 、 Ribeiro NS、Reid BR (1993 年 4 月)。「DNA.RNA ハイブリッド二重鎖の DNA 鎖は、溶液中では B 型でも A 型でもない」。生化学。32 (16): 4207–4215。doi :10.1021 / bi00067a007。PMID 7682844 。
^ Zhang S, Wittig B (2015年6月). 「Alexander Rich 1924-2015」. Nature Biotechnology . 33 (6): 593–598. doi :10.1038/nbt.3262. PMID 26057974.
^ abc Libonati M、Sorrentino S (2001)。「哺乳類の膵臓型リボヌクレアーゼによる二本鎖RNAの分解」。Methods in Enzymology。Vol. 341。Elsevier。pp. 234–248。doi :10.1016 / s0076-6879(01)41155-4。ISBN 978-0-12-182242-2. PMID 11582780 . 2024年6月7日閲覧。
^ Sadeq S、Al-Hashimi S 、 Cusack CM、Werner A（2021年2月）。「内因性二本鎖RNA」。非コードRNA。7 （ 1）：15。doi ：10.3390/ ncrna7010015。PMC 7930956。PMID 33669629。
^ 福原拓也、森山英史 (2008). 「エンドルナウイルス」。 Mahy BW、Van Regenmortel MH (編)。ウイルス学百科事典(第 3 版)。アムステルダム：エルゼビア/アカデミックプレス。ISBN 978-0-12-374410-4。

[Whitehead_2011-1] Whitehead KA、Dahlman JE、 Langer RS 、 Anderson DG (2011-07-15)。「サイレンシングか刺激か？siRNA送達と免疫システム」。化学および生体分子工学年次レビュー。2 (1): 77–96。doi :10.1146/annurev-chembioeng-061010-114133。PMID 22432611 。

[2] Lipfert J、Skinner GM、Keegstra JM、Hensgens T、Jager T、Dulin D、他 (2014 年 10 月)。「力とトルクを受ける二本鎖 RNA:二本鎖 DNA との類似点と顕著な相違点」。米国科学アカデミー紀要。111 (43): 15408–15413。Bibcode : 2014PNAS..11115408L。doi : 10.1073 / pnas.1407197111。PMC 4217419。PMID 25313077。

[3] Schultz U, Kaspers B, Staeheli P (2004年5月). 「非哺乳類脊椎動物のインターフェロンシステム」.発達および比較免疫学. 28 (5): 499–508. doi :10.1016/j.dci.2003.09.009. PMID 15062646.

[4] Weber F、Wagner V、Rasmussen SB、Hartmann R、Paludan SR (2006 年 5 月)。「二本鎖 RNA はプラス鎖 RNA ウイルスと DNA ウイルスによって生成されるが、マイナス鎖 RNA ウイルスでは検出可能な量ではない」。Journal of Virology。80 ( 10 ) : 5059–5064。doi : 10.1128 /JVI.80.10.5059-5064.2006。PMC 1472073。PMID 16641297。

[5] Jana S、Chakraborty C、Nandi S、Deb JK (2004 年 11 月)。「RNA 干渉: 潜在的な治療ターゲット」。応用微生物学およびバイオテクノロジー。65 (6): 649–657。doi : 10.1007 /s00253-004-1732-1。PMID 15372214 。

[6] ^ Salazar M、Fedoroff OY、Miller JM 、 Ribeiro NS、Reid BR (1993 年 4 月)。「DNA.RNA ハイブリッド二重鎖の DNA 鎖は、溶液中では B 型でも A 型でもない」。生化学。32 (16): 4207–4215。doi :10.1021 / bi00067a007。PMID 7682844 。

[7] Zhang S, Wittig B (2015年6月). 「Alexander Rich 1924-2015」. Nature Biotechnology . 33 (6): 593–598. doi :10.1038/nbt.3262. PMID 26057974.

[Libonati_2001-8] Libonati M、Sorrentino S (2001)。「哺乳類の膵臓型リボヌクレアーゼによる二本鎖RNAの分解」。Methods in Enzymology。Vol. 341。Elsevier。pp. 234–248。doi :10.1016 / s0076-6879(01)41155-4。ISBN 978-0-12-182242-2. PMID 11582780 . 2024年6月7日閲覧。

[9] ^ Sadeq S、Al-Hashimi S 、 Cusack CM、Werner A（2021年2月）。「内因性二本鎖RNA」。非コードRNA。7 （ 1）：15。doi ：10.3390/ ncrna7010015。PMC 7930956。PMID 33669629。

[10] 福原拓也、森山英史 (2008). 「エンドルナウイルス」。 Mahy BW、Van Regenmortel MH (編)。ウイルス学百科事典(第 3 版)。アムステルダム：エルゼビア/アカデミックプレス。ISBN 978-0-12-374410-4。