RNAはDNAとどう違うのか?

RNAはDNAとどう違うのか?_Eyecatch 生化学ノート
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核酸にはDNAとRNAがあるということはすでに述べた。以下の記事ではDNAについて書いたので、RNAについてももう少し詳しく見ていく。

  • DNAは2本鎖のらせん構造をとる。
  • それぞれの鎖の塩基が水素結合によってつながる。
  • 水素結合し合う相手は決まっていて、AとT、GとCである(ワトソン・クリック塩基)。

前回の内容を詳しく見る→

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DNAとRNAの違い

RNAは遺伝情報であるDNAから転写されてできるものである。実際はそれだけではないが、ここではそのようなRNAに限定して話を進める。DNAとの違いはぱっと見はあまりないように見えるが、以下の2つの違いが挙げられる。

分子組成が違う

まず、そもそもDNAとRNAでは糖の部分の元素組成が違う。糖の2’位に付いているのが水素(-H)ではなく、ヒドロキシ基(-OH)である。

Difference-Ribose

たった原子1個分の違い?と思うかもしれないが、これが分子の安定性に非常に大きな差を生み出す。反応性の高い孤立電子対を2つ持つヒドロキシ基がもともとある3’位に加えて2’位にも存在することになる。このヒドロキシ基はホスホジエステル結合を求核攻撃し、切断してしまう。

RNA-degradation

これが、「RNAは分解されやすい」と言われる理由の1つである。
DNAの「遺伝情報の保存」と異なり、RNAはタンパク質への情報の橋渡しを担う。そのため、必要以上にタンパク質を作ることがないよう、役割を終えたら分解される必要がある。この用途の違いを酸素原子1つの違いで変えているといえる。

チミン(T)の変わりにウラシル(U)が用いられる

DNAとRNAでは使われる塩基も異なる。DNAではTで表されるチミンが用いられるが、RNAではその代わりにウラシル(U)が用いられる。

T-U

なぜわざわざDNAとRNAで異なる塩基を用いる必要があるのだろうか?これはDNAがUを用いてしまうと、不利なことが起こってしまうからと考えられる。

塩基の中にはシトシン(C)があるが、この塩基は脱アミノ化反応を起こすことが知られている。脱アミノ化するとどうなるかというと、生成物はウラシル(U)である。もしDNAもウラシルを塩基として用いていた場合、「ウラシル」と「脱アミノ化でUになったC」の区別ができなくなってしまう懸念が生じる。

「長期的な遺伝情報の保持」という役割があるDNAが、このような曖昧な情報を持つのは非常にリスキーである。そのため、DNAはチミンを用いるようになったと考えられる。

ではでは、なぜRNAは紛らわしいウラシルを用いているのか?という疑問が浮かぶかもしれないが、これ以上の説明は割愛する。

RNAは一本鎖

二重らせんを形成するDNAと対照にRNAは原則一本鎖を取る。その代わりに、鎖の中で塩基対を作ることで、高次構造を作る。ステム・ループ構造が代表的だ。この高次構造の形成に関しては、RNAの重要性を物語るものとして注目される。

RNAは単なる遺伝情報の橋渡し?

RNAは従来、DNAからタンパク質を作る際の橋渡し役であると考えられてきた。しかし、RNAが高次構造を取るのは、単にRNAが遺伝情報をタンパク質に翻訳する役割だけではないという風に考えられている。

例えば、RNAの高次構造にタンパク質が結合することで、翻訳速度を調節するような配列が存在することが知られている。

また、最近ではRNA自体は酵素のような働きをするものが明らかになってきている。これをRNA(ribonucleotide)と酵素(enzyme)をかけ合わせ、リボザイム(ribozyme)とよぶ。

この発見から、生命にとって重要な過程が始まったのは小さなポリヌクレオチドの多彩な能力が発端になっていくRNAワールドという説を支持する証拠として捉えられている。

最後に

DNA→RNA→タンパク質という一連の流れ(セントラルドグマ)がから、RNAは脇役であるイメージを持っているかもしれないが、その認識は改める必要がありそうだ。RNAワールドはむしろ生命の始まりであるということも言われており、非常に興味深い説である。なお、セントラルドグマについては、以下のページで解説している。

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公開日:2017年10月22日