RNAポリメラーゼ1の違い

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がRNA分子に転写されるのに関与する酵素です。一方、真核生物には、重合するRNAの種類に基づいてRNAポリメラーゼ1、2、3に分類される3種類のRNAポリメラーゼがあります。

RNAポリメラーゼ1、RNAポリメラーゼ2、RNAポリメラーゼ3、サブユニット、RNAの種類

RNAポリメラーゼ1とは

RNAポリメラーゼ1 （ポール1） は、45Sであるpre-rRNAの合成に関与する真核生物のRNAポリメラーゼの一種です。 45S rRNAの成熟により、28S、18S、および5.8SrRNAが生成されます。 28Sと5.8Sは大きなサブユニットのrRNA成分であり、18Sは真核生物のリボソームの小さなサブユニットを形成します。 RNAポリメラーゼ1は、細胞の全RNAの50％の生成を担っています。

図1：rRNAからのリボソームの形成

RNAポリメラーゼ1は590kDaの酵素で、14個のタンパク質サブユニットが含まれています。それらのうちの10個のサブユニットがコアの形成に関与しています：Rpb5、Rpb6、Rpb8、Rpb10、Rpb12、A190、A135、AC40、AC19、およびA12.2。 5つのサブユニットRpb5、Rpb6、Rpb8、Rpb10、およびRpb12は、RNAポリメラーゼ2および3でも発生します。

RNAポリメラーゼ2とは

RNAポリメラーゼ2 （ポール2） 真核生物の転写に関与するRNAポリメラーゼの主なタイプです。主にタンパク質をコードする遺伝子をmRNAに転写します。それとは別に、RNAポリメラーゼ2は、miRNA、snRNA、およびsnoRNA遺伝子も転写します。

図2：RNAポリメラーゼ2の役割

RNAポリメラーゼ2は、12個のタンパク質サブユニットを持つ550kDaの酵素です。 RNAポリメラーゼIIの最大のサブユニットは、C末端ドメイン（CTD）で構成されており、そのリン酸化は転写とRNAプロセシングに不可欠です。

RNAポリメラーゼ3とは

RNAポリメラーゼ3は、主にtRNA遺伝子を転写する真核生物のRNAポリメラーゼの一種です。また、5SrRNA遺伝子とU6スプライセオソームRNA遺伝子を転写します。 RNAポリメラーゼ3によって転写される遺伝子は、生細胞に不可欠な機能を持つハウスキーピング遺伝子です。したがって、RNAポリメラーゼ3の発現は、細胞増殖中に厳密に制御されます。 tRNA遺伝子と5SrRNA遺伝子の転写は、別々の転写因子によって開始されます。

図3：tRNAの構造

RNAポリメラーゼ1、2、3の類似点

RNAポリメラーゼ1、2、3の違い

意味

RNAポリメラーゼ1は、細胞内で合成される全RNAの50％以上を占めるRNAの一種であるリボソームRNAのみを転写する（5S rRNAは転写しない）RNAポリメラーゼを指します。 RNAポリメラーゼ2は、タンパク質をコードする遺伝子の転写中にDNAによるmRNA合成を触媒する中心的な酵素を指し、RNAポリメラーゼ3は、tRNAなどの小さな非翻訳RNAを転写するRNAポリメラーゼを指します。

転写されるRNAの種類

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

核内の場所

RNAポリメラーゼ1は核小体に存在し、RNAポリメラーゼ2および3は核質に存在します。

遺伝子

RNAポリメラーゼ1はpre-rRNAを約200コピーで転写し、RNAポリメラーゼ2は約25,000遺伝子を転写し、RNAポリメラーゼ3は可変コピー数で30〜50個の遺伝子を転写します。

アルファのようなサブユニット

RNAポリメラーゼIとIIIには同じ2つの同一でないα様サブユニットが含まれていますが、ポリメラーゼIIには異なるα様サブユニットのコピーが2つあります。

α-アマニチンによる阻害

RNAポリメラーゼ1はα-アマニチンに非感受性です。 RNAポリメラーゼ2は1μg/ mLのα-アマニチンに感受性があり、RNAポリメラーゼ3は10μg/ mLのα-アマニチンに感受性があります。

結論

RNAポリメラーゼ1はrRNA遺伝子を転写し、RNAポリメラーゼ2はmRNA遺伝子を転写し、RNAポリメラーゼ3はtRNA遺伝子を転写します。さらに、RNAポリメラーゼ1は核小体で発生し、RNAポリメラーゼ2および3は核の核質で発生します。 RNAポリメラーゼ1、2、3の主な違いは、転写遺伝子の種類と核内での位置です。

リファレンス：

1. Tafur、Lucas etal。「転写RNAポリメラーゼIの分子構造。」分子細胞64.6（2016）：1135–1143。 PMC。ウェブ。 2018年7月10日、こちらから入手可能2。ハーン、スティーブン。「RNAポリメラーゼII転写機構の構造とメカニズム。」 Nature Structural&Molecular Biology 11.5（2004）：394–403。 PMC。ウェブ。 2018年7月10日、こちらから入手可能3。ハッター、ヒーナ。 RNAポリメラーゼIおよびIII：類似しているがユニーク。巻47、エルゼビア、こちらから入手可能

画像提供：

1. Commons Wikimedia2を介した「リボソームrRNAサブユニット」（CC BY 3.0）。「DNA転写」私自身が作り直してベクトル化したもの–米国国立ヒトゲノム研究所（パブリックドメイン）、CommonsWikimedia3経由。「tRNAクローバーリーフ将軍」Yikrazuul著– Commons Wikimediaによる自作（CC BY-SA 3.0）