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エクソンとは、 RNA スプライシングによってイントロンが除去された後に、その遺伝子によって生成される最終的な成熟RNAの一部となる遺伝子の一部です。エクソンという用語は、遺伝子内の DNA 配列と RNA 転写産物内の対応する配列の両方を指します。RNA スプライシングでは、成熟RNA の生成の一環として、イントロンが除去され、エクソンが互いに共有結合します。種の遺伝子セット全体がゲノムを構成するのと同様に、エクソンセット全体がエクソームを構成します。
歴史
エクソンという用語は、発現領域に由来し、1978年にアメリカの生化学者 ウォルター・ギルバートによって造られました。「シストロンの概念は、成熟したメッセンジャーから失われる領域（私はこれをイントロン（遺伝子内領域）と呼ぶことを提案します）と、発現される領域（エクソン）が交互に含まれる転写単位の概念に置き換えられなければなりません。」[1]
この定義はもともと、翻訳される前にスプライシングされるタンパク質コード転写産物のために作られたものです。この用語は後にrRNA [2]やtRNA [3]、その他のncRNA [4]から除去された配列も含むようになり、後にはゲノムの異なる部分に由来し、その後トランススプライシングによって連結されるRNA分子にも使用されるようになりました。[5]
ゲノムとサイズ分布への寄与
酵母などの単細胞真核生物にはイントロンが全くないか、非常に少ないが、後生動物、特に脊椎動物のゲノムには非コードDNAがかなりの割合で含まれている。例えば、ヒトゲノムではエクソンが占める割合はわずか1.1%であるのに対し、24%はイントロンであり、ゲノムの75%は遺伝子間DNAである。[6]これにより、商業化された全エクソーム配列決定は商業化された全ゲノム配列決定よりも小さく、費用もかからないため、オミックス支援ヘルスケア（精密医療など）において実用的な利点が得られる可能性がある。生命体間でのゲノムサイズとC値の大きなばらつきは、C値の謎と呼ばれる興味深い課題を引き起こしている。
GenBank にあるすべての真核生物遺伝子では、タンパク質コード遺伝子 1 つあたり平均 5.48 個のエクソンがありました (2002 年)。エクソンの平均は 30～36 個のアミノ酸をコードしていました。[7]ヒトゲノムで最も長いエクソンは 11555 bpですが、2 bp しかないエクソンもいくつかあります。[8]アラビドプシスゲノムでは 1 ヌクレオチドのエクソンが報告されています。[9]ヒトでは、タンパク質コードmRNAと同様に、非コード RNA のほとんどにも複数のエクソンが含まれています[10]
構造と機能
タンパク質コード遺伝子では、エクソンにはタンパク質コード配列と5'-および3'-非翻訳領域（UTR）の両方が含まれます。多くの場合、最初のエクソンには5'-UTRとコード配列の最初の部分の両方が含まれますが、一部の遺伝子では5'-UTRまたは（よりまれに）3'-UTRの領域のみを含むエクソンが発生し、つまりUTRにイントロンが含まれる場合があります。[11]一部 の非コードRNA転写産物にもエクソンとイントロンがあります。
同じ遺伝子に由来する成熟した mRNA には、選択的スプライシングのプロセスによって pre-mRNA 内の異なるイントロンが除去されるため、同じエクソンが含まれている必要はありません。
エクソン化とは、イントロンの変異の結果として新しいエクソンが作られることである。[12]
エクソンを用いた実験的アプローチ
エクソントラッピングまたは「遺伝子トラッピング」は、イントロン-エクソンスプライシングの存在を利用して新しい遺伝子を見つける分子生物学の手法です。 [13]「トラップされた」遺伝子の最初のエクソンは、挿入DNAに含まれるエクソンにスプライシングされます。この新しいエクソンには、ターゲット遺伝子を制御するエンハンサーを使用して発現できるレポーター遺伝子のORFが含まれています。科学者は、レポーター遺伝子が発現されると、新しい遺伝子がトラップされたことを知ることができます。
スプライシングは、モルフォリノアンチセンスオリゴを使用してスプライスを誘導する小さな核内リボ核タンパク質粒子（snRNP）のpre-mRNAへのアクセスをブロックすることにより、標的エクソンが成熟mRNA転写産物から除外されるように実験的に改変することができる。 [14]これは発生生物学の標準的な技術となっている。モルフォリノオリゴは、スプライシングを制御する分子（スプライスエンハンサー、スプライスサプレッサーなど）がpre-mRNAに結合してスプライシングのパターンを変えるのを防ぐように標的とすることもできる。
用語の一般的な誤用
エクソンという用語のよくある誤った用法は、「エクソンはタンパク質をコードする」や「エクソンはアミノ酸をコードする」あるいは「エクソンは翻訳される」である。しかし、こうした種類の定義はタンパク質をコードする遺伝子のみを対象としており、非コードRNA [15]の一部となるエクソンやmRNAの非翻訳領域[16]は省略されている。[17]このような誤った定義は、依然として評判の良い二次資料全体に見られる。[18] [19]
参照
参考文献
- ^ Gilbert W (1978年2月). 「なぜ遺伝子は断片化されているのか?」Nature . 271 (5645): 501. Bibcode :1978Natur.271..501G. doi : 10.1038/271501a0 . PMID 622185.
- ^ Kister KP 、 Eckert WA (1987 年 3 月)。「テトラヒメナ・サーモフィラの大核におけるリボソーム前駆体 RNA の自己スプライシング過程における真正中間体の特性」。核酸研究。15 (5 ) : 1905–20。doi :10.1093/nar/15.5.1905。PMC 340607。PMID 3645543 。
- ^ Valenzuela P、Venegas A、Weinberg F、Bishop R、Rutter WJ (1978年1月)。「酵母フェニルアラニンtRNA遺伝子の構造：tRNAをコードする領域内の介在DNAセグメント」。 米国科学アカデミー紀要。75 (1) : 190–4。Bibcode : 1978PNAS ...75..190V。doi : 10.1073 / pnas.75.1.190。PMC 411211。PMID 343104。
- ^ Khan, MR; Wellinger, RJ; Laurent, B (2021年8月). 「長い非コードRNAの選択的スプライシングの探索」. Trends in Genetics . 37 (8): 695–698. doi :10.1016/j.tig.2021.03.010. PMID 33892960. S2CID 233382870.
- ^ Liu AY、Van der Ploeg LH、Rijsewijk FA、Borst P (1983 年 6 月)。「Trypanosoma brucei の変異表面糖タンパク質遺伝子 118 の転位単位。境界に反復要素が存在し、プロモーター関連配列が存在しない」。Journal of Molecular Biology。167 ( 1 ): 57–75。doi :10.1016/S0022-2836(83)80034-5。PMID 6306255。
- ^ Venter JC ; et al. (2000). 「ヒトゲノムの配列」. Science . 291 (5507): 1304–51. Bibcode :2001Sci...291.1304V. doi : 10.1126/science.1058040 . PMID 11181995.
- ^ Sakharkar M、Passetti F、de Souza JE、Long M、de Souza SJ (2002)。「ExInt: エクソン・イントロン・データベース」。Nucleic Acids Res . 30 (1): 191–4. doi :10.1093/nar/30.1.191. PMC 99089 . PMID 11752290。
- ^ Sakharkar MK; Chow VT; Kangueane P. (2004). 「ヒトゲノムにおけるエクソンとイントロンの分布」In Silico Biol . 4 (4): 387–93. PMID 15217358.
- ^ Guo Lei、Liu Chun-Ming (2015) 。「シロイヌナズナで見つかった一塩基エクソン」。Scientific Reports。5 : 18087。Bibcode : 2015NatSR ...518087G。doi : 10.1038 /srep18087。PMC 4674806。PMID 26657562。
- ^ デリエン、T;ジョンソン、R;ブソッティ、G;タンザー、A;ジェバリ、S;ティルグナー、H;ゲルネック、G;マーティン、D;メルケル、A;ノウルズ、DG;ラガルド、J;ヴィーラヴァリ、L;ルアン、X;ルアン、Y;ラスマン、T;カルニンチ、P;ブラウン、JB。リポビッチ、L;ゴンザレス、JM。トーマス、M;カリフォルニア州デイビス。シーハッター、R;ジンゲラス、TR;テネシー州ハバード;ノートルダム、C;ハロー、J;ギゴ、R (2012 年 9 月)。 「ヒト長非コーディング RNA の GENCODE v7 カタログ: それらの遺伝子構造、進化、および発現の分析」。ゲノム研究。22 (9): 1775 ～ 1789 年。doi :10.1101/gr.132159.111. PMC 3431493. PMID 22955988 .
- ^ Bicknell, AA (2012年12月). 「UTRのイントロン：なぜ無視すべきでなくなるのか」. BioEssays . 34 (12): 1025–1034. doi : 10.1002/bies.201200073 . PMID 23108796. S2CID 5808466.
- ^ Sorek R (2007年10月). 「新しいエクソンの誕生：メカニズムと進化的影響」. RNA . 13 (10): 1603–8. doi :10.1261/rna.682507. PMC 1986822. PMID 17709368 .
- ^ Duyk G. M; Kim SW; Myers R. M; Cox D. R (1990). 「エクソントラッピング：クローン化された哺乳類ゲノムDNA中の候補転写配列を特定するための遺伝子スクリーニング」。米国科学 アカデミー紀要。87 ( 22): 8995–8999。Bibcode : 1990PNAS ...87.8995D。doi : 10.1073/ pnas.87.22.8995。PMC 55087。PMID 2247475。
- ^ Morcos PA (2007 年 6 月). 「モルフォリノオリゴによる mRNA スプライシングの標的化および定量化可能な変更の実現」.生化学および生物物理学的研究通信. 358 (2): 521–7. doi :10.1016/j.bbrc.2007.04.172. PMID 17493584.
- ^ Khan, MR; Wellinger, RJ; Laurent, B (2021年8月). 「長い非コードRNAの選択的スプライシングの探索」. Trends in Genetics . 37 (8): 695–698. doi :10.1016/j.tig.2021.03.010. PMID 33892960. S2CID 233382870.
- ^ Lu, J; Williams, JA; Luke, J; Zhang, F; Chu, K; Kay, MA (2017 年 1 月)。「改変されたイントロンを含む 5' 非コードエクソンは、生体内での組み換え AAV ベクターからのトランスジーン発現を増強する」。Human Gene Therapy。28 ( 1 ) : 125–134。doi :10.1089/hum.2016.140。PMC 5278795。PMID 27903072。
- ^ Chung, BY; Simons, C; Firth, AE; Brown, CM; Hellens, RP (2006 年 5 月 19 日). 「シロイヌナズナにおける 5'UTR イントロンの遺伝子発現に対する影響」. BMC Genomics . 7 : 120. doi : 10.1186/1471-2164-7-120 . PMC 1482700. PMID 16712733 .
- ^ “エクソン”. Genome.gov . 2023年3月16日時点のオリジナルよりアーカイブ。2023年3月23日閲覧。
- ^ “Exon”. www.nature.com . Scitable. 2023年3月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2023年3月23日閲覧。
文献
- Zhang MQ (1998 年 5 月). 「ヒトエクソンとその隣接領域の統計的特徴」.ヒト分子遺伝学. 7 (5): 919–32. doi : 10.1093/hmg/7.5.919 . PMID 9536098.
- Thanaraj TA、Robinson AJ (2000 年 11 月)。「エクソンの正確な境界の予測」。概要。Bioinform。1 ( 4): 343–56。doi : 10.1093 / bib / 1.4.343。PMID 11465052 。
外部リンク
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