【BI技術者認定試験対策】二本鎖RNAで遺伝子の働きをピンポイントで止める!「RNA干渉(RNAi)」を攻略
人工的あるいはウイルス等から導入された二重鎖RNAが引き金となり、配列特異的に標的mRNAを分解してタンパク質の翻訳を強力にブロックする「RNA干渉(RNA Interference / RNAi)」について整理しましょう。
1. 問題:人工的DNAの導入によるmRNA分解と翻訳調節
【 問題 】 細胞内に標的遺伝子と相同な配列を持つ二本鎖RNA(またはそれを生成するDNA)を導入することで、配列特異的に標的mRNAが切断・分解され、その結果としてタンパク質の合成(翻訳)が抑制される現象を何と呼ぶでしょうか?
① RNA干渉(RNAi) ② DNAのメチル化 ③ 逆転写反応 ④ 遺伝的組換え
2. 正解:遺伝子発現抑制メカニズムに関する正解
正解: ① RNA干渉(RNA interference / RNAi)
3. 解説:RNA干渉のメカニズムとプロセス
ご提示いただいた通り、人工的または内在的な二本鎖RNAを利用して標的mRNAを分解し、翻訳量を調節・抑制する仕組みをRNA干渉(RNAi)と呼びます(この功績により2006年にノーベル生理学・医学賞が受賞されました)。
★ Dicer(ダイサー)による切断:導入された長鎖の二本鎖RNAが、RNase IIIファミリーの酵素である「Dicer」によって短く切断され、siRNA(short interfering RNA)が生成されます。
★ RISC(RNA誘導サイレンシング複合体):生成されたsiRNAがタンパク質複合体(RISC)に取り込まれ、一本鎖へとほどかれます。
★ 標的mRNAの分解:ガイドとなったsiRNAの配列と完全に一致する標的mRNAがピンポイントで捕捉され、RISC内の酵素(Argonauteなど)によって切断・分解されて翻訳が停止します。
1. 試験のポイント: 「人工的につくったDNA等を導入し標的mRNAを分解=RNA干渉(RNAi)」という結びつきのほか、関与する酵素(Dicer)や複合体(RISC)の名前が頻出の重要ポイントです。
2. バイオインフォの視点: RNAi実験(siRNAやshRNAの設計)を行う際、オフターゲット効果(意図しない遺伝子を誤ってノックダウンしてしまう現象)を最小限に抑え、標的に対するノックダウン効率を最大化するための配列設計アルゴリズム(Thermodynamic profilingなど)の構築にバイオインフォマティクスが活用されます。
4. まとめ
「人工的につくったDNAを細胞に導入し、標的となるmRNAを分解し翻訳量を調整する=RNA干渉」で完璧に正解です!システム開発で言えば、特定のバグや脆弱性を持つモジュールや不要なプロセスをピンポイントで特定し、キルスイッチ(kill switch)や動的なパッチを適用してその機能だけを正確に停止・無効化させる「ターゲティング型の例外処理・機能停止スクリプト」のようなものですね!