RNAポリメラーゼ1、2、3の違い

RNAポリメラーゼ1、2、3の大きな違いは、RNAポリメラーゼ1はrRNA遺伝子を、RNAポリメラーゼ2は主にmRNA遺伝子を、RNAポリメラーゼ3は主にtRNA遺伝子を書き写している点である。

RNAポリメラーゼは、タンパク質合成の最初のステップで、遺伝子をRNA分子に転写するのに関与する酵素である。 一方、真核生物には、重合するRNAの種類によってRNAポリメラーゼ1、2、3の3種類があります。

主な内容

1. RNAポリメラーゼ1とは何か＜8977＞-定義、サブユニット、転写＜8977＞2． RNAポリメラーゼ2とは何か＜8977＞-定義、サブユニット、転写＜8977＞3． RNAポリメラーゼ3とは何か＜8977＞-定義、サブユニット、転写＜8977＞4． RNAポリメラーゼ1、2、3間の類似点とは＜8977＞-共通点の概説＜8977＞5． RNAポリメラーゼ1、2、3の違いは何か
-主な違いの比較

キーワード

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RNAポリメラーゼ1とは

RNA polymerase 1 (Pol 1) は真核生物RNA polymeraseの一種で45SというプレRNAを合成する役割を担っています。 45S rRNAが成熟すると、28S、18S、5.8S rRNAが生成される。 28Sと5.8Sは大サブユニットのrRNA成分であり、18Sは真核生物のリボソームの小サブユニットを形成している。 RNAポリメラーゼ1は、細胞内の全RNAの50%を生産している。

Figure 1: RRNAからのリボソームの形成

RNA ポリメラーゼ 1は590 kDaの酵素で、14個のタンパク質サブユニットを含んでいる。 そのうち10個のサブユニットがコアの形成に関与している。 Rpb5、Rpb6、Rpb8、Rpb10、Rpb12、A190、A135、AC40、AC19、A12.2である。 7905>

RNAポリメラーゼ2とは

RNAポリメラーゼ2（Pol 2）は、真核生物において転写に関与する主要なタイプのRNAポリメラーゼであり、RNAポリメラーゼ2（Pol 2）は、真核生物において転写に関与する主要なタイプのRNAポリメラーゼであり、RNAポリメラーゼ2のサブユニット（Ripb5，Rpb6，Rb8，Rbb10およびRbb12）は、RNAポリマーゼ2および3においても同様に出現している。 主にタンパク質をコードする遺伝子をmRNAに転写する。 それ以外にも、RNAポリメラーゼ2はmiRNA、snRNA、snoRNA遺伝子も転写する。

図2：RNAポリメラーゼ2の役割

RNA ポリメラーゼ2は550kDaの酵素で12のタンパク質サブユニットが存在する。 RNAポリメラーゼ2の最大のサブユニットはC末端ドメイン（CTD）からなり、そのリン酸化は転写とRNAプロセッシングに必須である。

RNAポリメラーゼ3とは

真核生物のRNAポリメラーゼ3は、主にtRNA遺伝子を転写するタイプのもので、RNAポリメラーゼ3は、真核生物が持つRNA遺伝子を転写している。 また、5S rRNA遺伝子やU6スプライソソームRNA遺伝子も転写する。 RNAポリメラーゼ3によって転写される遺伝子は、その機能が生細胞にとって必須であるハウスキーピング遺伝子である。 したがって、RNAポリメラーゼ3の発現は、細胞の成長過程において厳密に制御されている。 tRNA遺伝子と5S rRNA遺伝子の転写は別々の転写因子によって開始される。

Figure 3: tRNA Structure

Similarities Between RNA Polymerase 1, 2 and 3

• 真核生物RNAポリメラーゼ1、2、3は3種類のポリマーであり、それぞれのRNAポリメラーゼは、真核生物に存在するRNAの種類によって異なる。
• これらは遺伝子を様々な種類のRNAに転写することに関与している。
• 3種類のRNAポリメラーゼはα様サブユニット以外の共通のサブユニットで構成され、α様サブユニットとα様サブユニットを組み合わせることで、RNAポリメラーゼを構成している。 さらに、それぞれのRNAポリメラーゼは、3～7個の固有の小さなサブユニットを含んでいる。
• それらの主な機能は、DNA鎖に相補的なRNAヌクレオチドを付加することである。 したがって、3つのRNAポリメラーゼはすべてDNA依存性のRNAポリメラーゼである。
• それらは重合の開始のためのプライマーを必要としない。
• それらは5’から3’方向にRNAヌクレオチドを加え、それらをリン酸ジエステル結合の形成により連結する。
• 重合のエネルギーは入ってくるヌクレオチドのアルファとベータ間のリン酸水素結合の加水分解から得られる。

RNAポリメラーゼ1、2、3の違い

定義

RNAポリメラーゼ1とは、リボソームRNA（5S rRNAではない）だけを転写するRNAポリメラーゼを指し、細胞内で合成されるRNA全体の50％以上を占めるRNAの一種である。 RNAポリメラーゼ2とは、タンパク質をコードする遺伝子を転写する際に、DNAを介したmRNAの合成を触媒する中心的な酵素であり、RNAポリメラーゼ3とは、tRNAなどの翻訳されていない小さなRNAを転写するRNAポリメラーゼのことである。

転写されるRNAの種類

RNAポリメラーゼ1はrRNA遺伝子を、RNAポリメラーゼ2はmRNA、miRNA、snRNAおよびsnoRNA遺伝子を転写する。 RNAポリメラーゼ3は、tRNAと5S rRNA遺伝子を転写する。 これがRNAポリメラーゼ1、2、3の主な違いです。

核内の位置

RNAポリメラーゼ1は核小体に、RNAポリメラーゼ2および3は核形質に存在する。

遺伝子

RNAポリメラーゼ1は200コピー程度のプレRNAを転写し、RNAポリメラーゼ2は25000程度の遺伝子を転写し、RNAポリメラーゼ3は30〜50程度の遺伝子を可変コピー数で転写している。

α様サブユニット

RNAポリメラーゼIとIIIは同じ2つの非同一のα様サブユニットを持つが、ポリメラーゼIIは異なるα様サブユニットを2コピー持っている。

α-アマニチンによる阻害

RNAポリメラーゼ1はα-アマニチンに感受性がなく、RNAポリメラーゼ2は1 μg/mL α-アマニチンに感受性があり、RNAポリメラーゼ3は10 μg/mL α-アマニチンに感受性がある。

結論

RNAポリメラーゼ1はrRNA遺伝子を、RNAポリメラーゼ2はmRNA遺伝子を、RNAポリメラーゼ3はtRNA遺伝子を転写していることがわかった。 さらに、RNAポリメラーゼ1は核小体に、RNAポリメラーゼ2および3は核の核質内に存在する。 RNAポリメラーゼ1、2、3の主な違いは、転写する遺伝子の種類と核内の位置です。

文献：

1. Tafur, Lucas et al. “Molecular Structures of Transcribing RNA Polymerase I.”（転写RNAポリメラーゼIの分子構造）。 Molecular Cell 64.6 (2016): 1135-1143. PMC. ウェブ 10 July 2018, Available Here
2. Hahn, Steven. “RNAポリメラーゼII転写機構の構造と機構”. Nature structural & molecular biology 11.5 (2004): 394-403. PMC. ウェブ 10 July 2018, Available Here
3. Khatter, Heena. RNA Polymerase I and III: Similar Yet Unique. vol.47, ELSEVIER, Available Here

Image Courtesy:

1. “Ribosomal rRNA subunits” (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia
2. “DNA transcription” By reworked and vectorized by myself – National Human Genome Research Institute, (Public Domain) via Commons Wikimedia
3. “The tRNA cloverleaf general” By Yikrazuul – Own work (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia

の3つである。