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2025-02-18 12:12:00
イントロンは、かつて役に立たないRNAセグメントと考えられていたが、mRNAを分解することによりタンパク質産生を調節するのに役立ちます。研究者は、イントロンがストレス下でより安定することを発見し、生存機能の可能性を示唆しています。
この研究は、特定のtRNAイントロンが遺伝子発現に影響することを実証した最初の研究です。
イントロンとして知られるこれらのセグメントは、アミノ酸をタンパク質に組み立てるために重要なトランスファーRNA（TRNA）のサブセットの一部です。伝統的に、これらのイントロンは、tRNAがタンパク質合成に関与する前にtRNA分子から除去されるため、機能しないと考えられていました。
しかし、オハイオ州立大学の新しい研究では、特定のイントロンが遺伝情報をタンパク質に変換する分子の必須領域に結合し、その分解を引き起こし、したがってタンパク質産生を停止することが示されています。細胞が酸化ストレスにさらされた実験では、1つのタイプのイントロンは異常に安定したままであり、これらのイントロンが進化的生存メカニズムの一部である可能性を示唆しています。
長年にわたる予期しない観察により、科学者は「fitrnas」と呼ばれるものの機能的役割を調査するようになりました。しかし、すべてではなく、ストレスの多い条件のイントロン。
「イントロンの機能を予想していませんでした。しかし、オハイオ州の分子遺伝学教授であるアニタ・ホッパーは、次のように述べています。
「なぜ彼らがただのジャンクだったら、なぜセルがそれらを優先的に扱いたいのでしょうか？私たちは、何らかの機能がなければならないというこの考えにいました。そして、過去5年間、私たちのチームはそれを証明するためにいくつかの本当に賢い実験を考案しました。」
この研究は最近ジャーナルに掲載されました 分子細胞。
遺伝子調節の新しいメカニズム
Transfer RNA（TRNA）はメッセンジャーRNA（mRNA）で動作して相補性によってタンパク質を構築します。つまり、mRNA分子に相補的な配列とtRNA配列がペアになり、タンパク質として正しいアミノ酸が鎖に加えられるようにします。構築されています。
酵母を研究モデルとして使用して、ホッパーのチームは数年前に、いくつかのロップオフイントロンシーケンスがmRNAシーケンスを相補的であることを見ました。イントロンを含む10のtRNAファミリーがあり、各イントロンファミリーは明確な方法で破壊されます。この研究は、これらの家族のうちの2つに焦点を当てました。
研究者たちは、TRNAから解放されると、これらのフローティングイントロンが相補的なシーケンスを特定のmRNAに結合し、それがmRNAをバラバラにしてタンパク質産生が発生しないことを発見しました。実験により、明確な逆の関係が確認されました。FitRNAの過剰発現を削除または誘導すると、それぞれ標的mRNAの対応する増加または減少が生じました。
FitRNA機能は、遺伝子のタンパク質構築機能を阻害するRNAの小さなセグメント（かつてはジャンクと見なされる）のマイクロRNAの機能と類似しているように見えますが、有意な違いがあると、ホッパーの研究室のポスドク研究者であるレジーナ・ノストラモは言いました。
MicroRNAは、Argonauteファミリーのタンパク質と相互作用してメッセンジャーRNAを分解します。「しかし、この酵母種にはアルゴノートタンパク質がないため、何か他のことが起こっており、メッセンジャーRNAはまだ分解されています。それは同様のメカニズムですが、何が起こっているのかの詳細は異なります」とノストラモは言いました。
別の区別がある、とホッパーは指摘した：マイクロRNAは、ターゲットメッセンジャーRNAの同じ非コーディング「シード」領域に一貫して付着しますが、解放されたイントロンはタンパク質構築命令を含むmRNAのセクションに結合します。
「だから、それは新しく発見された小さな非コードRNAであるだけでなく、新しい方法で動作します」と彼女は言いました。
潜在的な生存メカニズム
「私たちが持っていた質問は、「なぜイントロンが最初に存在するのか？」ということです」とシノポリは言いました。 「TRNAから、それらは人間、マウス、ハエ、酵母に存在することがわかります。したがって、それらはこれらのすべての生物に存在しているにもかかわらず、非効率的であるように見えますが、生物学の非効率的なことは固執しない傾向があります。」
酸化ストレスを経験している細胞における1つのフィトラの豊富さと安定性は、細胞を熱ストレス、飢ation、およびその他の困難な状況にさらして、チームが追求し続けるという重要性の手がかりを提供します。
「細胞は、これらの小さなイントロンを遺伝子発現の負の調節因子として使用しているのかもしれません。なぜなら、特定の条件下で破壊されないからです」とホッパーは言いました。 「たぶん、彼らは細胞の健全な条件下で非常に小さな役割を持っているかもしれませんが、ストレスの下で、それらのいくつかが安定するとき、それは本当に重要な役割です。」
参照：「遺伝子発現の相補性依存性調節因子としての無料のTRNAのイントロン」レジーナT.ノストラモ、パオロL.シノポリ、アリシアバオ、サラメトカーフ、ローレンM.ペルティエ、アニタK.ホッパー、2025年2月11日、 分子細胞。
2：10.1016/j.molcel.2025.01.019
この作業は、国立衛生研究所、ペロトニアの学部フェローシップ、およびオハイオ州立大学の学部研究奨学金によってサポートされていました。
#役に立たないRNAセグメントは実際に細胞がストレスと戦うのに役立ちます