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リボレギュレーター

標的 RNA 存在下でのステムループリボレギュレーターの図解

翻訳リボレギュレーター
翻訳リボレギュレーターは、リボソーム複合体が RNA 分子をスキャン、組み立て、および/またはタンパク質に翻訳する能力を制御します。翻訳リボレギュレーターでは、RNA 分子の二次構造に応じて、 RNA 分子が抑制または抑制解除されます。シグナル応答構造は、通常、標準的な分子生物学的手法を使用して、RNA 分子の5' 非翻訳領域 ( 5' UTR ) に導入されます。
Marilyn Kozakによって発見されたように、小さな ( 40S ) リボソーム複合体は 5' 非翻訳領域から開始コドンまで RNA 分子を走査します。複合体が二次構造に遭遇すると、開始コドンに到達するために構造を融解する必要があり、そうしないと分子から外れてしまいます。複合体は、高度に保存された配列 (真核生物のコザックコンセンサス配列、または原核生物のシャインダルガーノ配列)に遭遇するため、開始コドンに到達する直前に停止するまで、非翻訳領域を移動します。次に、停止した複合体が大きなリボソーム ( 60S ) と結合して、RNA からタンパク質への翻訳を開始します。
Lechner は 1991 年に最初のリボレギュレーターを発明しました。 Lechner は、相補的な RNA 配列 (抗阻害剤) が存在しない限り、原核生物RNAの翻訳を阻害する自己対形成ステムループを使用しました。1997 年、ブラックは、翻訳を防ぐためにアンチセンス分子を使用した最初の真核生物のリボレギュレーターを開発しました(Nucline RNA)。 Nucline システムでは、HIV RNA やがん遺伝子 RNA などの特定のシグナル RNA 配列による競合ハイブリダイゼーションや鎖置換を介して除去されない限り、アンチセンス分子は翻訳をブロックします。 2003 年に、Black は、Nucline RNA がHIV感染単球と乳がんにおいてブール演算および算術演算( If-then-else、AND ゲート、OR ゲート、および「x のモル濃度 > y のモル濃度」計算) を実行できることを実証しました。細胞。
2004 年に、Isaacs et al. Lechner のオリジナルのシステムを修正して、原核細胞におけるトランス抑制とシス抑制の両方を実証しました。 Bayer & Smolke は 2005 年に、小分子に応答して、アンチスイッチと呼ばれるハイブリッドリボスイッチ/リボレギュレーター分子を作り出す翻訳リボレギュレーターをさらに開発しました。アンチスイッチでは、小さな有機分子の存在がRNA 分子内のアプタマー配列に結合し、他の方法では隔離されていたアンチセンス配列のマスクを外し、標的 RNA に結合して翻訳をブロックします。

リボザイムリボレギュレーター
リボザイムリボレギュレーターは、触媒性 RNA 分子が標的核酸配列を切断する能力を制御します。リボザイムリボザイム制御因子では、ハンマーヘッドリボザイム RNA 分子は、同族 DNA 配列や RNA 配列などのシグナル分子のハイブリダイズによって誘発される二次構造の変化に応じて活性化または不活性化されます。2008年、Win & Smolkeは、AND、 NAND、NOR、ORゲートなどの初期の翻訳リボレギュレーターと同様のブール演算を実行する酵母細胞内で機能できるリボザイムレギュレーターを設計しました。

RNAiベースのリボレギュレーター
RNAi リボレギュレーターは、DNA または RNA 分子との相補的ハイブリダイゼーションなどのシグナル入力に応答する低分子干渉 RNA です。標的分子の有無により、siRNA が遺伝子発現を下方制御するかどうかが決まります。2007 年に、Rinaudo ら。らは、RNAi ベースのリボレギュレーターが細胞内でブール演算も実行できることを実証しました。

pHリボレギュレーター
pH リボレギュレーターは、pHの変化に応じて遺伝子発現を制御します。唯一知られている pH リボレギュレーターは、アルカリ条件下、特に pH 8 以上で大腸菌のalx遺伝子を上方制御します。 pH リボレギュレーターは、実験によりalx遺伝子の5' UTRに存在することが判明しました。 pH 7 以下では、pH リボレギュレーター要素 (PRE) は不活性な「N」状態で存在します。アルカリ条件下では、RNA ポリメラーゼがこの ncRNA の「H」活性型への折り畳みを制御します。alx遺伝子のリボソーム結合部位が露出し、30 番サブユニットが結合できるようになります。

リボレギュレーターの使用
現在、リボレギュレーターは合成生物学と個別化医療の分野で有用性を見出しています。合成生物学では、リボレギュレーターを使用して細菌の応答を制御し、遺伝子制御ネットワークを調査することができます。システム生物学の学部生は、標準化されたリボレギュレーターを使用して、毎年開催されるバイオエンジニアリング競技会 (国際遺伝子組み換え機械競技会、iGEM ) に出場します。さらに、さまざまなリボレギュレーターは複雑な生物学的シグナルに応答するように調整できるため、リボレギュレーターは、個々の細胞内の遺伝子、小分子、タンパク質に応答する、個別に調整された RNA ベースの薬剤の可能性をもたらします。

参考文献
^ ブラック CA (1997)。米国特許第 6，323，003 号、http://www.google.com/patents?vid=USPAT6323003 米国特許商標庁、2010 年 2 月 11 日取得
^ Lechner RL (1991)。PCT 特許出願番号 WO 92/13070、http://www.wipo.int/pctdb/en/wo.jsp? WO=199213070 世界知的所有権機関、2010 年 2 月 11 日取得 ^ コザック M (1989). 「翻訳用のスキャンモデル: アップデート」。Jセルバイオル。108 (2): 229–241。土井：10.1083/jcb.108.2.229。PMC 2115416。PMID 2645293。
^ www.sunpillar.com http://www.sunpillar.com/helpexamples.html 。2010 年2 月 11 日に取得。
欠落しているか空です|title=(ヘルプ) ^ ブラックCA（2003年）。「遺伝子治療のスイッチを入れる: 遺伝子プロファイルを使用した薬剤の設計」。薬理ゲノミクス(2): 48-53。
http://pharmtech.findpharma.com/pharmtech/data/articlestandard//pharmagenomics/232003/59233/article.pdf 2011 年 7 月 11 日にウェイバックマシンにアーカイブ ^ http://www.sunpillar.com/sitebuildercontent/sitebuilderfiles/nuclinetalkjul93_uploadagain.ppt ^ アイザックス; 他。（2004)。「操作されたリボレギュレーターにより、遺伝子発現の転写後の制御が可能になります。」ナットバイオテクノロジー。22 (7): 823–824。土井：10.1038/nbt986。PMID 15208640。S2CID 7289450。 ^ バイエル＆スモルケ; スモルケ、CD （2005)。「真核生物の遺伝子発現のプログラム可能なリガンド制御リボレギュレーター」。ナットバイオテクノロジー。23 (3): 306–307。土井：10.1038/nbt1069。PMID 15723047。S2CID 8655034。 ^ ウィン＆スモルク; スモルケ、CD （2008)。「合成RNAデバイスによる高次細胞情報処理」科学。322 (5900): 456–460。Bibcode : 2008Sci...322..456W。土井：10.1126/science.1160311。PMC 2805114。PMID 18927397。 ^ リナウド; 他。（2008年）。「哺乳類細胞内で動作する汎用 RNAi ベースのロジック評価装置」。ナットバイオテクノロジー。25 (7): 795–801。土井：10.1038/nbt1307。PMID 17515909。S2CID 280451。 ^ ビンガム RJ、ホール KS、スロンチェフスキー JL (1990 年 4月）。「大腸菌における新規遺伝子座 alx のアルカリ誘導」。Ｊ．バクテリオール．172 (4): 2184–2186。土井: 10.1128/jb.172.4.2184-2186.1990。PMC 208722。PMID 2108134。
^ Nechooshtan G、Elgrively-Weiss M、Sheaffer A、Westhof E、Altuvia S 。「pH応答性リボレギュレーター」。遺伝子開発。23 (22): 2650–2662。土井: 10.1101/gad.552209。PMC 2779765。PMID 19933154 。2010 年 7 月 19 日に取得。 ^ ""IGEM:Caltech/2007/プロジェクト/リボレギュレーター - OpenWetWare"" .

参考文献

Riboregulator

分子生物学において、リボ調節因子は、ワトソンクリック塩基対形成によってシグナル核酸分子に応答するリボ核酸 ( RNA ) です。リボ調節因子は、 RNA のタンパク質への翻訳(または翻訳の抑制)、リボザイムの活性化、サイレンシング RNA ( siRNA ) の放出、構造変化、および/または他の分子への結合など、さまざまな方法でシグナル分子に応答します。核酸。リボレギュレーターには、センサードメインとエフェクタードメインという 2 つの標準ドメインが含まれています。これらのドメインはリボスイッチにも見られますが、リボスイッチとは異なり、センサードメインは小分子ではなく相補的な RNA またはDNA鎖にのみ結合します。結合は塩基対合に基づいているため、リボレギュレーターは、個々の遺伝子配列およびその組み合わせを区別して応答するように調整できます。
標的ウイルス RNA の存在下でのアンチセンスリボレギュレーターの図
コンテンツ
1 リボレギュレーターの種類
1.1 翻訳リボレギュレーター 1.2 リボザイムリボレギュレーター 1.3 RNAiベースのリボレギュレーター 1.4 pHリボレギュレーター
2 リボレギュレーターの使用
3 参考文献
4 参考文献

リボレギュレーターの種類

標的 RNA 存在下でのステムループリボレギュレーターの図解

翻訳リボレギュレーター
翻訳リボレギュレーターは、リボソーム複合体が RNA 分子をスキャン、組み立て、および/またはタンパク質に翻訳する能力を制御します。翻訳リボレギュレーターでは、RNA 分子の二次構造に応じて、 RNA 分子が抑制または抑制解除されます。シグナル応答構造は、通常、標準的な分子生物学的手法を使用して、RNA 分子の5′ 非翻訳領域 ( 5′ UTR ) に導入されます。
Marilyn Kozakによって発見されたように、小さな ( 40S ) リボソーム複合体は 5′ 非翻訳領域から開始コドンまで RNA 分子を走査します。複合体が二次構造に遭遇すると、開始コドンに到達するために構造を融解する必要があり、そうしないと分子から外れてしまいます。複合体は、高度に保存された配列 (真核生物のコザックコンセンサス配列、または原核生物のシャインダルガーノ配列)に遭遇するため、開始コドンに到達する直前に停止するまで、非翻訳領域を移動します。次に、停止した複合体が大きなリボソーム ( 60S ) と結合して、RNA からタンパク質への翻訳を開始します。
Lechner は 1991 年に最初のリボレギュレーターを発明しました。 Lechner は、相補的な RNA 配列 (抗阻害剤) が存在しない限り、原核生物RNAの翻訳を阻害する自己対形成ステムループを使用しました。1997 年、ブラックは、翻訳を防ぐためにアンチセンス分子を使用した最初の真核生物のリボレギュレーターを開発しました(Nucline RNA)。 Nucline システムでは、HIV RNA やがん遺伝子 RNA などの特定のシグナル RNA 配列による競合ハイブリダイゼーションや鎖置換を介して除去されない限り、アンチセンス分子は翻訳をブロックします。 2003 年に、Black は、Nucline RNA がHIV感染単球と乳がんにおいてブール演算および算術演算( If-then-else、AND ゲート、OR ゲート、および「x のモル濃度 > y のモル濃度」計算) を実行できることを実証しました。細胞。
2004 年に、Isaacs et al. Lechner のオリジナルのシステムを修正して、原核細胞におけるトランス抑制とシス抑制の両方を実証しました。 Bayer & Smolke は 2005 年に、小分子に応答して、アンチスイッチと呼ばれるハイブリッドリボスイッチ/リボレギュレーター分子を作り出す翻訳リボレギュレーターをさらに開発しました。アンチスイッチでは、小さな有機分子の存在がRNA 分子内のアプタマー配列に結合し、他の方法では隔離されていたアンチセンス配列のマスクを外し、標的 RNA に結合して翻訳をブロックします。

pHリボレギュレーター
pH リボレギュレーターは、pHの変化に応じて遺伝子発現を制御します。唯一知られている pH リボレギュレーターは、アルカリ条件下、特に pH 8 以上で大腸菌のalx遺伝子を上方制御します。 pH リボレギュレーターは、実験によりalx遺伝子の5′ UTRに存在することが判明しました。 pH 7 以下では、pH リボレギュレーター要素 (PRE) は不活性な「N」状態で存在します。アルカリ条件下では、RNA ポリメラーゼがこの ncRNA の「H」活性型への折り畳みを制御します。alx遺伝子のリボソーム結合部位が露出し、30 番サブユニットが結合できるようになります。

参考文献
^ ブラック CA (1997)。米国特許第 6，323，003 号、http://www.google.com/patents?vid=USPAT6323003 米国特許商標庁、2010 年 2 月 11 日取得
^ Lechner RL (1991)。PCT 特許出願番号 WO 92/13070、http://www.wipo.int/pctdb/en/wo.jsp? WO=199213070 世界知的所有権機関、2010 年 2 月 11 日取得 ^ コザック M (1989). 「翻訳用のスキャンモデル: アップデート」。Jセルバイオル。108 (2): 229–241。土井：10.1083/jcb.108.2.229。PMC 2115416。PMID 2645293。
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欠落しているか空です|title=(ヘルプ) ^ ブラックCA（2003年）。「遺伝子治療のスイッチを入れる: 遺伝子プロファイルを使用した薬剤の設計」。薬理ゲノミクス(2): 48-53。
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^ Nechooshtan G、Elgrively-Weiss M、Sheaffer A、Westhof E、Altuvia S 。「pH応答性リボレギュレーター」。遺伝子開発。23 (22): 2650–2662。土井: 10.1101/gad.552209。PMC 2779765。PMID 19933154 。2010 年 7 月 19 日に取得。 ^ “”IGEM:Caltech/2007/プロジェクト/リボレギュレーター – OpenWetWare”” .

参考文献
エルドマン VA、バルシシェフスカ MZ、シマンスキー M、ホッホベルク A、デグルート N、バルシシェフスキー J 。「リボレギュレーターとしてのノンコーディングRNA」。核酸研究 29 (1): 189–193。土井：10.1093/nar/29.1.189。PMC 29806。PMID 11125087。”

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