プリンキピア

第15章遺伝子とタンパク質

Section Summary節のまとめ

Eukaryotic pre-mRNAs are modified with a 5' methylguanosine cap and a poly-A tail. These structures protect the mature mRNA from degradation and help export it from the nucleus. Pre-mRNAs also undergo splicing, in which introns are removed and exons are reconnected with single-nucleotide accuracy. Only finished mRNAs that have undergone 5' capping, 3' polyadenylation, and intron splicing are exported from the nucleus to the cytoplasm. Pre-rRNAs and pre-tRNAs may be processed by intramolecular cleavage, splicing, methylation, and chemical conversion of nucleotides. Rarely, RNA editing is also performed to insert missing bases after an mRNA has been synthesized.
英語のヒント
真核生物のpre-mRNAには、5′メチルグアノシンキャップとポリAテールが付加される。これらの構造は、成熟mRNAを分解から守り、核からの輸送を助ける。pre-mRNAはスプライシングも受け、イントロンが除去され、エクソンが1ヌクレオチド単位の正確さでつなぎ直される。5′キャップ付加、3′ポリアデニル化、イントロンのスプライシングが済んだ完成mRNAだけが、核から細胞質へ運び出される。pre-rRNAとpre-tRNAは、分子内切断、スプライシング、メチル化、ヌクレオチドの化学的変換によって加工されることがある。まれには、mRNA合成後に、欠けている塩基を挿入するRNA編集も行われる。

Visual Connection Questions図を使った問題

Exercises 18練習問題 18
Exercise 18問題 18
Figure 15.13 Errors in splicing are implicated in cancers and other human diseases. What kinds of mutations might lead to splicing errors? Think of different possible outcomes if splicing errors occur.
図15.13 スプライシングの誤りは、がんやその他のヒトの病気に関わっている。どのような変異がスプライシングの誤りにつながりうるか。スプライシングに誤りが起きた場合に考えられる、さまざまな結果を考えよう。
Solution解き方
Figure 15.13 Mutations in the spliceosome recognition sequence at each end of the intron, or in the proteins and RNAs that make up the spliceosome, may impair splicing. Mutations may also add new spliceosome recognition sites. Splicing errors could lead to introns being retained in spliced RNA, exons being excised, or changes in the location of the splice site.
英語のヒント
図15.13 イントロンの両端にあるスプライソソーム認識配列、またはスプライソソームを構成するタンパク質やRNAの変異は、スプライシングを損なうことがある。変異によって、新しいスプライソソーム認識部位が生じることもある。スプライシングの誤りによって、スプライシング後のRNAにイントロンが残ったり、エクソンが切り出されたり、スプライス部位の位置が変わったりする可能性がある。

Review Questions確認問題

Exercises 19–21練習問題 19–21
Exercise 19問題 19
Which pre-mRNA processing step is important for initiating translation?
pre-mRNAの加工のうち、翻訳開始に重要なものはどれか。
  1. poly-A tail
    ポリAテール
  2. RNA editing
    RNA編集
  3. splicing
    スプライシング
  4. 7-methylguanosine cap
    7-メチルグアノシンキャップ
Solution解き方
D
D
Exercise 20問題 20
What processing step enhances the stability of pre-tRNAs and pre-rRNAs?
pre-tRNAとpre-rRNAの安定性を高める加工段階は、どれか。
  1. methylation
    メチル化
  2. nucleotide modification
    ヌクレオチドの修飾
  3. cleavage
    切断
  4. splicing
    スプライシング
Solution解き方
A
A
Exercise 21問題 21
A scientist identifies a pre-mRNA with the following structure.
ある科学者が、次の構造をもつpre-mRNAを見いだした。
RNA加工前の一次RNA転写産物を、5つの箱と、それぞれの長さを表す塩基対数（bp）で示す。左から、100 bpのエクソン、50 bpのイントロン、75 bpのエクソン、90 bpのイントロン、120 bpのエクソンが並ぶ。

OpenStax, Rice University; Biology 2e. · CC BY 4.0 · Source出典

What is the predicted size of the corresponding mature mRNA in base pairs (bp), excluding the 5’ cap and 3’ poly-A tail?
5′キャップと3′ポリAテールを除くと、対応する成熟mRNAの長さは何塩基対（bp）になると予測されるか。
  1. 220bp
    220 bp
  2. 295bp
    295 bp
  3. 140bp
    140 bp
  4. 435bp
    435 bp
Solution解き方
B
B

Critical Thinking Questions考察問題

Exercises 22練習問題 22
Exercise 22問題 22
Chronic lymphocytic leukemia patients often harbor nonsense mutations in their spliceosome machinery. Describe how this mutation of the spliceosome would change the final location and sequence of a pre-mRNA.
英語のヒント
慢性リンパ性白血病の患者は、スプライソソームの構成要素にナンセンス変異をもつことが多い。この変異により、pre-mRNAの最終的な所在と配列がどのように変わるかを説明しなさい。
Solution解き方
Nonsense spliceosome mutations would eliminate the splicing step of mRNA processing, so the mature mRNAs would retain their introns and be perfectly complementary to the entire DNA template sequence. However, the mRNAs would still undergo addition of the 5’ cap and poly-A tail, and therefore each has the potential to be exported to the cytoplasm for translation.
スプライソソームのナンセンス変異によって、mRNA加工のスプライシング段階が失われるため、成熟mRNAにはイントロンが残り、DNA鋳型の全配列に完全に相補的となる。それでもmRNAには5′キャップとポリAテールが付加されるため、それぞれが翻訳のために細胞質へ運び出される可能性がある。
7-methylguanosine cap
7-メチルグアノシンキャップ
modification added to the 5' end of pre-mRNAs to protect mRNA from degradation and assist translation
mRNAを分解から保護し、翻訳を助けるため、pre-mRNAの5′末端に付加される修飾。
anticodon
アンチコドン
three-nucleotide sequence in a tRNA molecule that corresponds to an mRNA codon
mRNAのコドンに対応する、tRNA分子内の3ヌクレオチド配列。
exon
エクソン
sequence present in protein-coding mRNA after completion of pre-mRNA splicing
pre-mRNAのスプライシング完了後、タンパク質をコードするmRNAに存在する配列。
intron
イントロン
non–protein-coding intervening sequences that are spliced from mRNA during processing
コード配列の間に挟まる、タンパク質をコードしない配列。加工中にmRNAからスプライシングで除去される。
poly-A tail
ポリAテール
modification added to the 3' end of pre-mRNAs to protect mRNA from degradation and assist mRNA export from the nucleus
mRNAを分解から保護し、核からの輸送を助けるため、pre-mRNAの3′末端に付加される修飾。
RNA editing
RNA編集
direct alteration of one or more nucleotides in an mRNA that has already been synthesized
すでに合成されたmRNAの、1個以上のヌクレオチドを直接変えること。
splicing
スプライシング
process of removing introns and reconnecting exons in a pre-mRNA
pre-mRNAのイントロンを取り除き、エクソンをつなぎ直す過程。