非コードRNA

保存され、必須で、豊富に存在する多くの ncRNA は翻訳に関与しています。リボソームと呼ばれるリボヌクレオプロテイン(RNP) 粒子は、細胞内で翻訳が行われる「工場」です。リボソームは 60% 以上がリボソーム RNAで構成されており、これらは原核生物では 3 つの ncRNA、真核生物では 4 つの ncRNAから構成されています。リボソーム RNA は、ヌクレオチド配列からタンパク質への翻訳を触媒します。別の ncRNA 群であるトランスファー RNAは、 mRNAとタンパク質の間に「アダプター分子」を形成します。H /ACA ボックスおよび C/D ボックス snoRNAは、古細菌および真核生物に見られる ncRNA です。RNase MRPは真核生物に限定されています。両方のグループの ncRNA は rRNA の成熟に関与しています。snoRNA は、rRNA、tRNA、snRNAの共有結合修飾を誘導します。 RNase MRP は、 18S rRNA と 5.8S rRNA の間の内部転写スペーサー 1を切断します。遍在する ncRNA であるRNase Pは、RNase MRP の進化上の近縁種です。^{[ 37 ]} RNase P は、前駆体 tRNA の 5' リーダー要素を切断することによって tRNA の成熟した 5' 末端を生成することにより、tRNA 配列を成熟させます。SRP と呼ばれる別の遍在する RNP は、特定の新生タンパク質を認識して、真核生物では小胞体、原核生物では細胞膜に輸送します 。細菌では、転移メッセンジャーRNA ( tmRNA) は、停止したリボソームを救済し、不完全なポリペプチドをタグ付けし、異常な mRNA の分解を促進する RNP です。

真核生物では、スプライソソームがイントロン配列を除去するために不可欠なスプライシング反応を実行します。このプロセスは成熟mRNAの形成に必要です。スプライソソームは、 snRNPまたはtri-snRNPとして知られる別のRNPです。スプライソソームには、メジャーとマイナーの2つの異なる形態があります。メジャースプライソソームのncRNAコンポーネントは、 U1、U2、U4、U5、およびU6です。マイナースプライソソームのncRNAコンポーネントは、 U11、U12、U5、U4atac 、およびU6atacです。

別のグループのイントロンは、宿主転写産物から自身を除去する触媒作用を持ち、これらは自己スプライシングRNAと呼ばれます。自己スプライシングRNAには、グループI触媒イントロンとグループII触媒イントロンという2つの主要なグループがあります。これらのncRNAは、幅広い生物において、mRNA、tRNA、rRNA前駆体から自身を除去する触媒作用を持ちます。

哺乳類では、snoRNAがmRNAの選択的スプライシングも制御できることが分かっており、例えばsnoRNA HBII-52はセロトニン受容体2Cのスプライシングを制御する。^{[ 38 ]}

線虫では、SmY ncRNAはmRNAトランススプライシングに関与しているようです。^{[ 39 ]}

Y RNAはステムループであり、クロマチンや開始タンパク質（複製起点認識複合体を含む）との相互作用を介してDNA複製に必要である。 ^{[ 41 ] [ 42 ]}また、全身性エリテマトーデス患者の自己免疫抗体の標的となるRo60リボ核タンパク質粒子^{[ 43 ] [ 44 ]}の構成要素でもある。

数千もの遺伝子の発現は、ncRNAによって制御されている。この制御は、トランス作用またはシス作用によって起こる。遺伝子のエンハンサー領域から転写されるエンハンサーRNAと呼ばれる特殊なタイプのncRNAが、遺伝子発現を促進する働きをしているという証拠が増えつつある。

哺乳類の精巣および体細胞で発現するPiwi相互作用RNA（piRNA）は、 Piwiタンパク質とRNA-タンパク質複合体を形成する。これらのpiRNA複合体（piRC）は、生殖細胞、特に精子形成に関わる細胞において、レトロトランスポゾンやその他の遺伝因子の転写抑制に関与していることが示されている。

クラスター化された規則的に間隔を置いた短いパリンドローム反復配列（CRISPR）は、多くの細菌や古細菌のDNAに見られる反復配列です。これらの反復配列は、ほぼ同じ長さのスペーサーによって隔てられています。これらのスペーサーはファージ由来であることが示されており、細胞を感染から守るのに役立つと考えられています。

テロメラーゼは、真核生物の染色体の末端にあるテロメア領域に、特定のDNA配列反復配列（脊椎動物では「TTAGGG」）を付加するRNP酵素です。テロメアは凝縮したDNA物質を含み、染色体の安定性を保ちます。この酵素は逆転写酵素であり、テロメラーゼRNAを鋳型として、複製サイクルごとに短縮されるテロメアを伸長させます。

Xist (X-inactive-specific transcript) は胎盤哺乳類のX 染色体上の長い ncRNA 遺伝子で、Barr 体を形成するX 染色体不活性化プロセスの主要なエフェクターとして機能します。アンチセンス RNA であるTsix は、Xist の負の調節因子です。Tsix の発現を欠く (したがって Xist 転写レベルが高い) X 染色体は、正常な染色体よりも頻繁に不活性化されます。XY性決定システムを使用するショウジョウバエ類では、roX (RNA on the X) RNA が用量補償に関与しています。^{[ 48 ]} Xist と roX はどちらも、ヒストン修飾酵素のリクルートメントによる転写のエピジェネティック制御 によって機能します。

二機能性RNA、または二重機能RNAは、2つの異なる機能を持つRNAです。^{[ 49 ] [ 50 ]} 既知の二機能性RNAの大部分は、タンパク質とncRNAの両方をコードするmRNAです。しかし、ncRNAの数は増加しており、H/ACAボックスsnoRNAやmiRNAのように、2つの異なるncRNAカテゴリーに分類されます。^{[ 51 ] [ 52 ]}

二機能性RNAのよく知られた例としては、SgrS RNAとRNAIIIが挙げられる。しかし、他にもいくつかの二機能性RNAが存在することが知られている（例えば、ステロイド受容体活性化因子/SRA ^{[ 53 ]} 、 VegT RNA [ 54 ] [ 55 ]、Oskar ^{RNA [ 56 ]、ENOD40 [ 57 ]} 、p53 ^{RNA [ 58} ] ^{、 SR1 RNA} [ 59 ^]、Spot 42 RNA ^{[ 60 ]} ） 。二機能性RNAは、2011年のBiochimieの特集号の主題となった。^{[ 61 ]}

特定の非コードRNAとホルモン制御経路の制御の間には重要な関連性がある。ショウジョウバエでは、エクジソンや幼若ホルモンなどのホルモンが特定のmiRNAの発現を促進する。さらに、この制御は線虫Caenorhabditis elegansの発生の異なる時期に起こる。^{[ 62 ]}哺乳類では、miR-206はエストロゲン受容体αの重要な調節因子である。^{[ 63 ]}

非コードRNAは、いくつかの内分泌器官の発達や、糖尿病などの内分泌疾患において重要な役割を果たしている。^{[ 64 ]}特にMCF-7細胞株では、17β-エストラジオールの添加により、エストロゲン活性化コード遺伝子の近傍にある長鎖非コードRNA （lncRNA）と呼ばれる非コードRNAの全体的な転写が増加した。^{[ 65 ]}

C. elegansは、細菌病原体の単一の非コードRNAに曝露された後、病原体回避を学習し継承することが示された。 ^{[ 66 ] [ 67 ]}

多くのncRNAは癌組織で異常な発現パターンを示します。^{[ 12 ]}これらには、 miRNA、長いmRNA様ncRNA、^{[ 68 ] [ 69 ]} GAS5、^{[ 70 ]} SNORD50、^{[ 71 ]}テロメラーゼRNA、Y RNAが含まれます。^{[ 72 ]} miRNAは多くのタンパク質コード遺伝子の大規模な制御に関与しており、^{[ 73 ] [ 74 ]} Y RNAはDNA複製の開始に重要であり、^{[ 41 ]}テロメラーゼRNAは染色体末端のテロメア領域を伸長するRNPであるテロメラーゼのプライマーとして機能します（詳細についてはテロメアと疾患を参照）。長いmRNA様ncRNAの直接的な機能はあまり明確ではありません。

miR-16-1およびmiR-15の一次前駆体における生殖細胞系列変異は、対照群と比較して慢性リンパ性白血病患者でより頻繁に見られることが示されている。 ^{[ 75 ] [ 76 ]}

hsa-mir-196a-2と重複する稀なSNP ( rs11614913 ) が非小細胞肺癌と関連していることが示唆されている。^{[ 77 ]} 同様に、乳癌関連遺伝子の多くを調節すると予測されている 17 種類の miRNA のスクリーニングでは、患者のmiR-17およびmiR-30c-1に変異が見つかりました。これらの患者はBRCA1またはBRCA2変異の非キャリアであり、家族性乳癌はこれらの miRNA の変異によって引き起こされる可能性があることを示しています。^{[ 78 ]} p53腫瘍抑制因子は、腫瘍の形成と進行を防ぐ上で最も重要な因子であると言えるでしょう。p53 タンパク質は転写因子として機能し、細胞ストレス応答の調整において重要な役割を果たします。 p53は癌における重要な役割に加えて、糖尿病、虚血後の細胞死、ハンチントン病、パーキンソン病、アルツハイマー病などの様々な神経変性疾患を含む他の疾患にも関与していることが示唆されている。研究によると、p53の発現は非コードRNAによって制御されている。^{[ 11 ]}

がん細胞で調節異常を起こしている非コードRNAのもう1つの例は、長鎖非コードRNAであるLinc00707です。Linc00707は、ヒト骨髄由来間葉系幹細胞^{[ 79 ]} 、胃がん^{[ 80 ]}、または乳がん^{[ 81 ] [ 82 ]}で発現が亢進し、miRNAをスポンジのように吸着します。これにより、骨形成を促進したり、肝細胞がんの進行に寄与したり、増殖や転移を促進したり、がんの悪性度に関与するタンパク質の発現を間接的に調節したりします。

C/DボックスsnoRNA SNORD116の48コピーの欠失がプラダー・ウィリー症候群の主な原因であることが示されている。^{[ 83 ] [ 84 ] [ 85 ] [ 86 ]}プラダー・ウィリーは、過食と学習障害を伴う発達障害である。SNORD116は、多数のタンパク質コード遺伝子内に潜在的な標的部位を持ち、代替スプライシングの調節に役割を果たしている可能性がある。^{[ 87 ]}

小型核小体RNA SNORD115遺伝子クラスターを含む染色体座は、自閉症特性を持つ個人の約5%で重複している。^{[ 88 ] [ 89 ]} SNORD115クラスターの重複を持つように遺伝子操作されたマウスモデルは、自閉症のような行動を示す。^{[ 90 ]}最近の死後脳組織の小規模な研究では、対照群と比較して、自閉症脳の前頭前皮質と小脳で長鎖非コードRNAの発現が変化していることが示された。^{[ 91 ]}

RNase MRP内の変異は、低身長、まばらな毛髪、骨格異常、免疫抑制などのさまざまな症状を伴う疾患である軟骨毛髪低形成症を引き起こすことが示されており、この疾患はアーミッシュやフィンランド人に多く見られます。^{[ 92 ] [ 93 ] [ 94 ]}最もよく特徴付けられている変異は、保存された擬似結び目の 5' から 2 塩基のループ領域にあるヌクレオチド 70 でのA から G への遷移です。しかし、RNase MRP 内の他の多くの変異も CHH を引き起こします。

アンチセンスRNAであるBACE1-ASは、 BACE1とは反対鎖から転写され、アルツハイマー病患者で発現が亢進している。^{[ 95 ]} BACE1-ASは、BACE1 mRNAの安定性を高め、転写後フィードフォワード機構を介して追加のBACE1を生成することにより、BACE1の発現を調節する。同じ機構により、老人斑の主成分であるβアミロイドの濃度も上昇する。BACE1-AS濃度は、アルツハイマー病患者およびアミロイド前駆体タンパク質トランスジェニックマウスで上昇している。

成熟miR-96のシード領域内の変異は、ヒトおよびマウスにおける常染色体優性進行性難聴と関連付けられています。ホモ接合型変異マウスは重度の難聴で、蝸牛反応を示しませんでした。ヘテロ接合型マウスおよびヒトは徐々に聴覚を失います。^{[ 96 ] [ 97 ] [ 98 ]}

ミトコンドリアtRNA内のいくつかの変異は、MELAS症候群、MERRF症候群、慢性進行性外眼筋麻痺などの疾患と関連付けられています。^{[ 99 ] [ 100 ] [ 101 ] [ 102 ]}