RNAリガーゼリボザイムは、in vitro進化および選択技術によって作製された数種類の合成リボザイムの最初のものでした。RNA断片をリン酸ジエステルRNAポリマーへと組み立てる反応を触媒するため、リボザイムの重要なクラスです。この反応は現存するすべての核酸ポリメラーゼに必須であり、あらゆる自己複製分子に必須であると考えられています。生命の起源において、最初の自己複製分子がリボザイムであった可能性があるという考えは、RNAワールド仮説と呼ばれています。リガーゼリボザイムは、このような生命誕生以前のRNAワールドの一部であった可能性があります。
RNAを複製するには、5'-三リン酸を持つ断片またはモノマー（個々の構成要素）を連結する必要があります。これは現代の（タンパク質ベースの）ポリメラーゼにも当てはまり、RNAワールドにおけるリボザイム自己複製酵素が機能する最も可能性の高いメカニズムでもあります。しかし、この反応を実行できる天然のリボザイムは未だ発見されていません。
試験管内進化と選択
RNA in vitro 進化またはSELEXにより、特定のリガンドに対する結合親和性や、酵素や触媒としての活性など、望ましい特性を持つRNA分子の人工的な進化と選択が可能になります。このような最初の選択では、小分子に結合するさまざまなアプタマーが単離されました。in vitro 進化によって生成された最初の触媒 RNA はRNAリガーゼ、つまり 2 つの RNA フラグメントを結合して 1 つの付加物を生成する触媒 RNA でした。現在までに知られている最も活性の高いリガーゼはクラス I リガーゼで、ランダム配列から単離されました ( Szostak研究室時代のDavid Bartelの研究)。RNA リガーゼの他の例としては、L1 リガーゼ (Robertson および Ellington)、R3C リガーゼ (Joyce)、DSL リガーゼ (Inoue) などがあります。
L1リガーゼ
マイケル・ロバートソンとアンドリュー・エリントンは、目的の5'-3'RNA組み立て反応を実行するリガーゼリボザイムを開発し、これをL1リガーゼと名付けました。[1]このリボザイムがどのようにしてこの基本的な反応を触媒できる構造に折り畳まれるのかを詳細に理解するために、X線結晶構造が解明されました。[2] [3]この構造は、ステムA、B、Cと呼ばれる3つのらせん状のステムで構成され、3つのらせん接合部で接続されています。
参考文献
- ^ Robertson MP, Hesselberth JR, Ellington AD (2001年4月). 「非ワトソン・クリック型塩基対を連結する短鎖リボザイムリガーゼの最適化と最適性」RNA . 7 (4) S1355838201002199: 513– 523. doi :10.1017/S1355838201002199 . PMC 1370105. PMID 11345430
- ^ Robertson MP, Scott WG (2007年3月). 「リボザイム触媒によるRNAアセンブリの構造的基礎」. Science . 315 (5818): 1549–1553 . Bibcode :2007Sci...315.1549R. doi :10.1126/science.1136231. PMID 17363667. S2CID 11530091.
- ^ Joyce GF (2007年3月). 「構造生物学：生物学初の酵素を垣間見る」. Science . 315 (5818): 1507–1508 . doi :10.1126/science.1140736. PMID 17363651. S2CID 82057900.
参考文献
- Giambasu GM、Lee TS、Sosa CP、Robertson MP、Scott WG、York DM（2010年4月）。「L1リガーゼ分子スイッチの動的ヒンジポイントの同定」RNA 16 ( 4): 769–780 . doi :10.1261/rna.1897810 . PMC 2844624. PMID 20167653
- Pitt JN, Ferré-D'Amaré AR (2009年3月). 「RNAリガーゼリボザイムの位置選択性の構造誘導工学」. J. Am. Chem. Soc . 131 (10): 3532– 3540. Bibcode :2009JAChS.131.3532P. doi :10.1021/ja8067325. PMC 2678027. PMID 19220054 .
- Robertson MP, Knudsen SM, Ellington AD (2004年1月). 「ペプチド依存性リボザイムのin vitro選択」. RNA . 10 (1): 114– 127. doi :10.1261/rna.5900204. PMC 1370523. PMID 14681590 .
- Robertson MP, Ellington AD (2000年4月). 「エフェクター活性化リボザイムリガーゼの設計と最適化」. Nucleic Acids Res . 28 (8): 1751– 1759. doi :10.1093/nar/28.8.1751. PMC 102822. PMID 10734194 .
