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小さな RNA の偉大な使命: RNA ポリメラーゼ III は DNA 修復をどのようにサポートするのか?
真核細胞において、RNA ポリメラーゼ III (略して Pol III) は、DNA を 5S リボソーム RNA、転移 RNA (tRNA)、およびその他の小さな RNA に転写する役割を担う重要なタンパク質です。 RNA ポリメラーゼ III によって転写されるこれらの遺伝子は、「基本遺伝子」のカテゴリに属し、その発現はすべての細胞タイプおよびほとんどの環境条件下で不可欠です。したがって、Pol III 転写の調節は主に細胞増殖と細胞周期の調節に関連し、RNA ポリメラーゼ II よりも必要な調節タンパク質が少なくなります。しかし、ストレス条件下では、Maf1 タンパク質は Pol III の活性を阻害し、ラパマイシンは TOR を直接標的にして Pol III の機能を阻害します。
転写プロセス
転写プロセスは（使用されるポリメラーゼに関係なく）、3 つの主要な段階で発生します。
- 開始: 遺伝子のプロモーター上に RNA ポリメラーゼ複合体を構築する必要があります
- 拡張: RNA 転写産物の合成
- 終結: RNA 転写の完了と RNA ポリメラーゼ複合体の分解
起動プロセス
Pol II と比較すると、Pol III は遺伝子の上流の制御配列を必要とせず、通常は内部制御配列、つまり転写領域内の配列に依存します。 Pol III の開始は、5S rRNA、tRNA、および U6 snRNA の開始に対応する 3 つのカテゴリに分けられます。「TFIIIB は、TATA 結合タンパク質 (TBP)、TFIIB 関連因子 (BRF1 または BRF2)、および B 複製タンパク質 (BDP1) の 3 つのサブユニットで構成されています。」
クラス I: 5S rRNA の開始
5S rRNA（カテゴリーI）遺伝子開始プロセスでは、まずTFIIIAが転写されたDNA配列にある5S rRNA制御配列のC領域に結合し、次にTFIIICがTFIIIBを呼び込んでPol IIIを組み立てます。
クラス II: tRNA の開始
tRNA（クラス II）による開始の場合、TFIIIC は制御配列 A と B に結合し、転写開始部位で DNA に結合するように TFIIIB を配置します。
クラス III: U6 snRNA の開始
U6 snRNA（カテゴリーIII）の開始中に、SNAPcは開始部位の上流の配列に結合します。このプロセスはPol II転写因子によって強化され、最終的にTFIIIBの組み立てを促進します。
延長プロセス
TFIIIB は、Pol III が転写を開始した後も DNA に結合し続けますが、これは Pol II 転写に必須のほとんどの転写因子とは異なり、Pol III によって転写された遺伝子の再開率が高くなります。
「サッカロミセス・セレビシエの研究では、RNA 鎖伸長の平均速度は 1 秒あたり 21 ～ 22 ヌクレオチドであることがわかりました。」
プロセスを終了する
Pol III は小さなポリウレア (5 ～ 6 U) で転写を終了させます。真核生物ではヘアピンの使用は必須ではありませんが、ヘアピンの存在によって終了効率が向上する可能性があります。
小さなRNAの転写
RNA ポリメラーゼ III によって転写される RNA には次のものがあります:
- 転移RNA（tRNA）
- 5S リボソーム RNA
- U6 スプライソソーム RNA
- RNase P と RNase MRP RNA
- 7SL RNA（シグナル認識粒子のRNA成分）
- 複数のマイクロRNA
- 小さな核小体RNA
- いくつかの遺伝子調節アンチセンスRNA
RNAポリメラーゼIIIは、相同組み換えによるDNA二本鎖切断の修復に必須であると思われます。これは、相同組換えを介した二本鎖切断の修復における重要な中間ステップである、二本鎖切断時の一時的な RNA-DNA ハイブリッドの形成を促進します。
「このステップにより、DNA 鎖の 3' 末端が分解から保護され、その後 RNA 鎖が RAD51 タンパク質に置き換えられます。」
絶えず変化する生物学的環境において、RNA ポリメラーゼ III は細胞プロセスを保護するための道筋を示し、DNA 修復と連携して機能する上で不可欠な役割を果たします。細胞内でこれらの小さな RNA が実行するタスクがゲノム全体の安定性にとってどれほど重要であるか疑問に思ったことはありませんか?
