主な違い – miRNA と siRNA
miRNA と siRNA は、遺伝子調節に関与する 2 種類のノンコーディング RNA です。それらはまた、癌や感染症の治療における新しいクラスの治療薬としても機能します。 miRNA と siRNA はどちらも短い二重鎖 RNA 分子であり、転写後レベルでメッセンジャー RNA (mRNA) を標的とすることで遺伝子サイレンシング効果を発揮します。それらの機能は遺伝子サイレンシングにおいて類似していますが、作用機序と臨床応用は互いに異なります。 主な違い miRNA と siRNA の違いは、miRNA は複数の mRNA ターゲットに作用できるが、siRNA は siRNA のタイプに非常に特異的な単一の mRNA ターゲットにしか作用しないということです。 このように、miRNA と siRNA の治療アプローチも互いに異なります。
対象となる主な分野
1. miRNAとは
– 定義、機能、機能
2. siRNAとは
– 定義、機能、機能
3. miRNAとsiRNAの類似点は何ですか
– 共通機能の概要
4. miRNA と siRNA の違いは何ですか
– 主な違いの比較
重要な用語:AGO2、ダイサー、遺伝子サイレンシング、マイクロ RNA (miRNA)、pri-miRNA、RISC、RNA 干渉 (RNAi)、低分子干渉 RNA (siRNA) 
miRNA とは
microRNA (miRNA) は、19 ～ 25 ヌクレオチドからなる短い一本鎖 RNA 分子です。最初の miRNA は、1993 年に C. Elegans で発見されました。miRNA は、転写後レベルで遺伝子発現を阻害する低分子干渉 RNA のクラスです。 miRNA 遺伝子の転写は、RNA ポリメラーゼによって行われ、一次 miRNA (pri-miRNA) が生成されます。 pri-miRNA 5' キャップされ、3' 末端でポリアデニル化され、二本鎖ステム ループ構造を形成します。これらの pri-miRNA 分子は、マイクロプロセッサ複合体によって切断され、前駆体 miRNA (pre-miRNA) を形成します。 pre-miRNA の二本鎖分子は、70 ～ 100 ヌクレオチドで構成されています。 Exportin 5タンパク質は、プレmiRNA分子を核から細胞質に輸送し、Dicerタンパク質によるmiRNAへのさらなるプロセッシングを行います。したがって、miRNA は 18 ～ 25 ヌクレオチドからなる RNA 二重鎖です。 Dicer タンパク質は、特殊なタイプの RNase III 様酵素です。
図 1:miRNA の形成と機能
miRNA と RNA 誘導サイレンシング複合体 (RISC) タンパク質との会合により、miRISC と呼ばれる複合体が形成されます。 miRNA のセンス鎖は miRISC 複合体で放出されます。次に、miRISC 複合体のアンチセンス RNA 鎖に相補的な配列を持つ mRNA を、部分的な相補的塩基対合によって選択します。この miRISC 複合体と標的 mRNA の結合は、翻訳を抑制し、mRNA 分子を分解し、mRNA 分子を切断する可能性があります。
siRNA とは
低分子干渉 RNA (siRNA) は別のタイプの短い二重鎖 RNA で、mRNA を切断することによって遺伝子発現を抑制します。 siRNA はまた、外因性 RNA による効果的な遺伝子阻害の RNA 干渉 (RNAi) と呼ばれるプロセスで線虫で最初に発見されました。二本鎖 RNA (dsRNA) 分子は、細胞遺伝子の転写、病原体の感染、または人為的な導入によって細胞内で生成されます。この dsRNA は、Dicer タンパク質によって siRNA として知られる小さな dsRNA に切断されます。これらの siRNA は 21 ～ 23 ヌクレオチドの長さで、3' 末端に 2 つのヌクレオチドのオーバーハングがあります。細胞質内の siRNA は RISC タンパク質と結合しており、siRNA 分子のセンス鎖は RISC のアルゴノート 2 (AGO2) コンポーネントと呼ばれるエンドヌクレアーゼによって切断されます。関連する mRNA 分子は、RISC タンパク質に結合したままの siRNA のアンチセンス RNA 鎖によって認識されます。ターゲット mRNA 分子の切断は、AGO2 コンポーネントによって行われます。
図 2:siRNA による遺伝子サイレンシング
siRNA は特定の mRNA 分子のみを標的とすることができるため、siRNA によって遺伝子発現の特定のサイレンシングを実現できます。さらに、哺乳動物には本来siRNAが存在しないため、特異的な治療薬として利用することができます。
miRNA と siRNA の類似点
- miRNA と siRNA はどちらも短い二重鎖 RNA 分子です。
- miRNA と siRNA はどちらも、遺伝子制御に関与するノンコーディング RNA の一種です
- どちらのタイプの RNA も、転写後レベルでメッセンジャー RNA を標的とすることにより、遺伝子サイレンシング効果を発揮します。
- どちらも、がんや感染症の治療において、新しいクラスの治療薬として機能します。
miRNA と siRNA の違い
定義
miRNA: miRNA は、メッセンジャー RNA の相補的なセグメントに結合することによって遺伝子発現を抑制する RNA の短いセグメントです。
siRNA: siRNA は、RNA 干渉 (RNAi) 経路で機能する RNA の短いセグメントです。
発生
miRNA: miRNA は動植物に見られます。
siRNA: siRNA は下等動物や植物に見られますが、哺乳類には見られません。
構造
miRNA: miRNA は 18 ～ 25 ヌクレオチド長の一本鎖分子で、3' 末端に 2 つのヌクレオチドがオーバーハングしています。
siRNA: siRNA は 21 ～ 23 ヌクレオチド長の二重鎖分子で、3' 末端に 2 つのヌクレオチドが突出しています。
ダイサー処理前
miRNA: ダイサー プロセッシングの前に、miRNA はその前駆体 miRNA の形で、ミスマッチが散在する 70 ～ 100 ヌクレオチドを含みます。 pre-miRNA はヘアピンループ構造で存在します。
siRNA: ダイサー処理前の siRNA は、30 ～ 100 ヌクレオチドを含む二本鎖 RNA 分子です。
補完性
miRNA: miRNA は mRNA に部分的に相補的です。主に miRNA の非翻訳領域をターゲットにしています。
siRNA: siRNA はターゲット mRNA に完全に相補的です。
mRNA ターゲットの数
miRNA: miRNA は、100 を超える mRNA タイプを同時にターゲットにすることができます。
siRNA: siRNA は、1 つの mRNA タイプのみをターゲットにすることができます。
遺伝子調節のメカニズム
miRNA: miRNA は、mRNA の分解によって翻訳を抑制します。標的に高率の相補性が見られる場合、エンドヌクレアーゼによる切断は miRNA でほとんど発生しません。
siRNA: siRNA はエンドヌクレアーゼ切断によって遺伝子発現を調節します。
規制
miRNA: miRNA は、他の多くの遺伝子と同様に、miRNA の転写元と同じ遺伝子を調節します。
siRNA :siRNA は、siRNA が転写される遺伝子のみを調節します。
臨床応用
miRNA: miRNA は、創薬標的、治療薬、または診断およびバイオマーカー ツールとして機能します。
siRNA: siRNA は治療薬として機能します。
結論
miRNA と siRNA は、遺伝子発現の調節に関与する 2 種類のノンコーディング RNA です。 miRNA と siRNA はどちらも二本鎖 RNA 分子です。両方のタイプの RNA は、RNA 干渉として知られるプロセスによる遺伝子サイレンシングの同様のメカニズムを受けます。しかし、miRNA の配列は mRNA の非翻訳領域に相補的であるため、miRNA は多くの種類の RNA を標的にすることができます。一方、siRNA は選択されたタイプの mRNA のみを標的にすることができます。したがって、miRNA と siRNA の主な違いは、RNA 干渉における各 RNA タイプの特異性です。
参照:
1.「miRNA（マイクロRNA）の紹介」シグマアルドリッチ。 N.p.、n.d.ウェブ。こちらから入手できます。 2017 年 7 月 24 日.
2.「siRNA アプリケーション」。アプリケーション – siRNA | GEダーマコン。 N.p.、n.d.ウェブ。こちらから入手できます。 2017 年 7 月 24 日。
3.「遺伝子サイレンシングの治療薬としての siRNA と miRNA の比較」。サイエンスダイレクト。 N.p.、n.d.ウェブ。こちらから入手できます。 2017 年 7 月 24 日
画像提供:
1. Kelvinsong による「MiRNA」 – Commons Wikimedia 経由の自作 (CC BY 3.0)
2. Singh135 作の「SiRNA メカニズム.2」 – Commons Wikimedia 経由の自作 (CC BY-SA 4.0)
