主な違い – mRNA と tRNA
メッセンジャー RNA (mRNA) とトランスファー RNA (tRNA) は、タンパク質合成で機能する 2 種類の主要な RNA です。ゲノム中のタンパク質コード遺伝子は、RNA ポリメラーゼ酵素によって mRNA に転写されます。このステップは、タンパク質合成の最初のステップであり、タンパク質のコード化として知られています。このタンパク質がコードする mRNA は、リボソームでポリペプチド鎖に翻訳されます。このステップは、タンパク質合成の 2 番目のステップであり、タンパク質解読として知られています。 tRNA は、mRNA にコードされている特定のアミノ酸のキャリアです。 主な違い mRNA と tRNA の違いは、mRNA が遺伝子とタンパク質の間のメッセンジャーとして機能するのに対し、tRNA はタンパク質合成を処理するために特定のアミノ酸をリボソームに運ぶことです。
この記事では、
1. mRNAとは
– 構造、機能、合成、分解
2. tRNAとは
– 構造、機能、合成、分解
3. mRNAとtRNAの違いは何ですか
mRNA とは
メッセンジャー RNA は、タンパク質をコードする遺伝子をコードする細胞に見られる RNA の一種です。 mRNAは、タンパク質合成を促進するリボソームへのタンパク質のメッセージのキャリアと見なされます。タンパク質をコードする遺伝子は、核内で起こる転写として知られるイベント中に酵素 RNA ポリメラーゼによって mRNA に転写されます。転写後のmRNA転写物は、一次転写物またはプレmRNAと呼ばれます。 mRNA の一次転写産物は、核内で転写後修飾を受けます。成熟したmRNAは、翻訳のために細胞質に放出されます。 図 1 に示すように、転写に続いて翻訳が分子生物学のセントラル ドグマです。 .
図 1:分子生物学のセントラル ドグマ
mRNA 構造
mRNA は線状の一本鎖分子です。成熟した mRNA は、コード領域、非翻訳領域 (UTR)、5' キャップ、および 3' ポリ A テールから構成されます。 コード領域 mRNA には一連のコドンが含まれており、これらはゲノム内のタンパク質をコードする遺伝子に相補的です。コード領域には開始コドンが含まれています 翻訳を開始するため。開始コドンは AUG で、ポリペプチド鎖のアミノ酸メチオニンを指定します。開始コドンが続くコドンは、ポリペプチド鎖のアミノ酸配列を決定する役割を果たします。翻訳は停止コドンで終了します .コドン、UAA、UAG、および UGA は、翻訳の終わりに関与しています。ポリペプチドのアミノ酸配列を決定する以外に、mRNA 前駆体のコード領域の一部の領域は、mRNA 前駆体プロセシングの調節にも関与しており、エキソン スプライシング エンハンサー/サイレンサーとして機能します。
コード領域の前後に見られる mRNA の領域は、5' UTR および 3' と呼ばれます。 UTR、 それぞれ。 UTR は mRNA の安定性 を制御します RNA を分解する RNase 酵素に対する親和性を変化させます。 mRNA の局在化 3 'UTRによって細胞質で実行されます。 翻訳 効率 mRNAの量は、UTRに結合したタンパク質によって決定されます。 3' UTR 領域の遺伝的変異は、病気の感受性につながります RNAとタンパク質の翻訳の構造を変えることによって。
図 2:成熟した mRNA の構造
5' キャップは、5'-5'-三リン酸結合を介して結合するグアニン、7-メチルグアノシンの修飾ヌクレオチドです。 3' ポリ A テールは、mRNA の一次転写産物の 3' 末端に付加された数百のアデニン ヌクレオチドです。
真核生物の mRNA は、ポリ A 結合タンパク質および翻訳開始因子 eIF4E と相互作用することにより、環状構造を形成します。 eIF4E と poly-A 結合タンパク質はどちらも、翻訳開始因子である eIF4G と結合します。この循環は、mRNA サークル上でリボソームを循環させることにより、時間効率の良い翻訳を促進します。無傷の RNA も翻訳されます。
図 3:mRNA サークル
mRNAの合成、プロセッシング、および機能
mRNA は、転写として知られるイベント中に合成されます 、タンパク質合成のプロセスの最初のステップです。転写に関与する酵素は RNA ポリメラーゼです。タンパク質コード遺伝子はmRNA分子にコードされ、翻訳のために細胞質に輸出されます。真核生物のmRNAのみがプロセシングを受け、プレmRNAから成熟mRNAが生成されます。 pre-mRNA プロセシング中に 3 つの主要なイベントが発生します:5' キャップ付加、3' キャップ付加、およびイントロンのスプライシングです。
5 フィート キャップの追加 共転写的に発生します。 5' キャップは RNase からの保護として機能し、リボソームによる mRNA の認識に重要です。 3' ポリ A テール/ポリアデニル化の追加 転写直後に発生します。ポリ A テールは、mRNA を RNase から保護し、核から細胞質への mRNA の輸送を促進します。真核生物の mRNA は、2 つのエクソン間のイントロンで構成されています。したがって、これらのイントロンはスプライシング中にmRNA鎖から除去されます .一部の mRNA は、ヌクレオチド組成を変更するために編集されます。
翻訳 アミノ酸鎖を合成するために成熟したmRNAが解読されるイベントです。原核生物のmRNAは転写後修飾を持たず、細胞質に輸出されます。原核生物の転写は、細胞質自体で発生します。したがって、原核生物の転写と翻訳は同時に起こると考えられ、タンパク質の合成にかかる時間が短縮されます。翻訳は、細胞質内を自由に浮遊しているか、真核生物の小胞体に結合しているリボソームによって促進されます。
mRNAの分解
原核生物の mRNA は一般に寿命が比較的長い。しかし、真核生物のmRNAは短命であり、遺伝子発現の調節を可能にします.原核生物のmRNAは、エンドヌクレアーゼ、3'エキソヌクレアーゼ、および5'エキソヌクレアーゼを含むさまざまなタイプのリボヌクレアーゼによって分解されます。 RNase III は、RNA 干渉中に small RNA を分解します。 RNase J はまた、原核生物の mRNA を 5' から 3' に分解します。真核生物のmRNAは、翻訳後にエキソソーム複合体またはデキャッピング複合体のいずれかによってのみ分解されます。真核生物の非翻訳 mRNA は、リボヌクレアーゼによって分解されません。
tRNA とは
tRNA は、タンパク質合成に関与する 2 番目のタイプの RNA です。アンチコドンは、mRNA 上の特定のコドンに相補的な tRNA によって個別に担持されます。 tRNA は、mRNA のコドンによって指定されたアミノ酸をリボソームに運びます。リボソームは、既存のアミノ酸と入ってくるアミノ酸の間のペプチド結合の形成を促進します。
tRNA 構造
tRNA は、一次、二次、三次構造から構成されています。 一次構造 tRNA の線形分子です。長さは約 76 ～ 90 ヌクレオチドです。 二次構造 クローバーの葉の形をした構造です。 三次構造 L字型の立体構造です。 tRNA の三次構造により、tRNA はリボソームに適合します。
図 4:mRNA の二次構造
tRNA の二次構造は、5' 末端リン酸基で構成されています . アクセプターの 3' 末端 腕 CCAテールを含む アミノ酸にくっついています。アミノ酸は、アミノアシル tRNA シンセターゼという酵素によって、CCA テールの 3' ヒドロキシル基に完全に結合されます。アミノ酸負荷 tRNA は、アミノアシル tRNA として知られています。 CCA テールは、tRNA の処理中に追加されます。二次構造 tRNA は 4 つのループで構成されています:D ループ、T Ψ C ループ、可変ループ、およびアンチコドン ループ .アンチコドンループには、リボソーム内のmRNAのコドンと相補的に結合したアンチコドンが含まれています。 tRNA の二次構造は、ヘリックスの同軸スタッキングによって三次構造になります。アミノアシル tRNA の三次構造は 図 5 に示されています。 .
図 5:アミノアシル tRNA
tRNAの機能
アンチコドン 各 tRNA 分子に個別に含まれるヌクレオチド トリプレットを構成します。 ゆらぎ塩基対形成により、複数のコドンとの塩基対形成が可能です .アンチコドンの最初のヌクレオチドはイノシンに置き換えられます。イノシンは、コドン内の複数の特定のヌクレオチドと水素結合することができます。アンチコドンは、コドンと塩基対を形成するために 3' から 5' の方向にあります。したがって、コドンの 3 番目のヌクレオチドは、同じアミノ酸を指定する冗長コドンで異なります。例えば、コドンＧＧＵ、ＧＧＣ、ＧＧＡおよびＧＧＧはアミノ酸グリシンをコードする。したがって、単一の tRNA が上記の 4 つのコドンすべてのグリシンをもたらします。 61 の異なるコドンが mRNA で識別できます。しかし、不安定な塩基対形成により、アミノ酸キャリアとして 31 の異なる tRNA のみが必要です。
翻訳開始コンプレックス アミノアシル tRNA との 2 つのリボソーム単位の集合によって形成されます。アミノアシル tRNA は A サイトに結合し、ポリペプチド鎖はリボソームの大サブユニットの P サイトに結合します。翻訳開始コドンは、アミノ酸メチオニンを指定する AUG です。翻訳は、コドン配列を読み取ることにより、mRNA 上のリボソームの転座を通じて行われます。ポリペプチド鎖は、入ってくるアミノ酸とポリペプチド結合を形成することによって成長します。
図 6:翻訳
タンパク質合成における役割に加えて、遺伝子発現の調節、代謝プロセス、プライミング逆転写、およびストレス応答においても役割を果たします。
tRNAの分解
tRNA は、翻訳中に最初のアミノ酸を放出した後、tRNA に固有の 2 番目のアミノ酸に結合することによって再活性化されます。 RNA の品質管理中、2 つの監視経路が、低修飾および未処理のプレ tRNA と、修飾を欠く成熟 tRNA の分解に関与しています。 2 つの経路は、核監視経路と急速な tRNA 減衰 (RTD) 経路です。 核監視経路の間 、miss modified または hypo-modified プレ tRNA および成熟 tRNA は、TRAMP 複合体による 3' 末端ポリアデニル化を受け、急速な代謝回転を受けます。それは酵母、Saccharomyces cerevisiae で最初に発見されました。 急速 tRNA 崩壊 (RTD) 経路 は、温度に敏感でtRNA修飾酵素を欠くtrm8Δtrm4Δ酵母変異株で最初に観察されました。ほとんどの tRNA は、常温条件下で正しく折りたたまれています。しかし、温度の変化により低修飾 tRNA が生じ、RTD 経路によって分解されます。アクセプター ステムと T ステムに変異を含む tRNA は、RTD 経路で分解されます。
mRNA と tRNA の違い
名前
mRNA: m はメッセンジャーを表します。メッセンジャーRNA
tRNA: t は転送を表します。 RNA の転送
機能
mRNA: mRNA は、遺伝子とタンパク質の間のメッセンジャーとして機能します。
tRNA: tRNA は、タンパク質合成を処理するために、指定されたアミノ酸をリボソームに運びます。
機能の場所
mRNA: mRNA は核と細胞質で機能します。
tRNA: tRNA は細胞質で機能します。
コドン/アンチコドン
mRNA: mRNA は、遺伝子のコドン配列に相補的なコドン配列を持っています。
tRNA: tRNA は、mRNA 上のコドンに相補的なアンチコドンを持っています。
シーケンスの連続性
mRNA: mRNA は一連のコドンの順序を持っています。
tRNA: tRNA は個々のアンチコドンを持っています。
形状
mRNA: mRNA は線状の一本鎖分子です。時々、mRNA はヘアピン ループのような二次構造を形成します。
tRNA: tRNAはL字型の分子です。
サイズ
mRNA: サイズは、タンパク質をコードする遺伝子のサイズに依存します。
tRNA: 長さは約 76 から 90 ヌクレオチドです。
アミノ酸への結合
mRNA: mRNA は、タンパク質合成中にアミノ酸と結合しません。
tRNA: tRNA は、アクセプター アームに結合することによって特定のアミノ酸を運びます。
機能後の運命
mRNA: mRNAは転写後に破壊されます。
tRNA: tRNA は、翻訳中に最初のアミノ酸を放出した後、tRNA に固有の 2 番目のアミノ酸に結合することによって再活性化されます。
結論
メッセンジャー RNA とトランスファー RNA は、タンパク質合成に関与する 2 種類の RNA です。どちらも、アデニン (A)、グアニン (G)、シトシン (C)、チミン (T) の 4 つのヌクレオチドで構成されています。タンパク質をコードする遺伝子は、転写として知られるプロセス中に mRNA にコード化されます。転写されたmRNAは、翻訳として知られるプロセス中にリボソームの助けを借りてアミノ酸鎖に解読されます. mRNA をタンパク質に解読するために必要な特定のアミノ酸は、異なる tRNA によってリボソームに運ばれます。 61 の異なるコドンが mRNA で識別できます。 31 の異なるアンチコドンは、20 の必須アミノ酸を指定する異なる tRNA で識別できます。したがって、mRNA と tRNA の主な違いは、mRNA が特定のタンパク質のメッセンジャーであるのに対し、tRNA は特定のアミノ酸のキャリアであるということです。
参照:
1.「メッセンジャー RNA」。ウィキペディア。 N.p.:ウィキメディア財団、2017 年 2 月 14 日。ウェブ。 2017.03.05.
2.「Transfer RNA.」ウィキペディア。 N.p.:ウィキメディア財団、2017 年 2 月 20 日。ウェブ。 2017 年 3 月 5 日。
3.「構造生化学/核酸/RNA/転移 RNA (tRNA) – Wikibooks、開かれた世界のための開かれた本」。 ndウェブ。 2017 年 3 月 5 日
4. Megel, C. ら「真核生物 tRNA の監視と切断」。分子科学の国際ジャーナル、。 2015, 16, 1873-1893; doi:10.3390/ijms16011873.ウェブ。 2017 年 3 月 6 日アクセス
