RNAはえらくなかった

 さて,DNAを中心にした分子生物学の発展の中で,この小文の主題であるRNAとはどんな位置づけをされてきたのであろうか.RNAは,DNAと同様に遺伝情報となる塩基配列をもち,構造的に1対1でDNAに対応できる分子で,情報の質がDNAと異なるわけではない.ただ化学構造がほんの少し異なることにより,DNAと比べると非常に壊れやすい.遺伝情報を,この壊れやすいRNAにいったん移すというメカニズムは,遺伝情報を微妙に制御するには都合がよいと考えられる.すなわち,不必要になったときすぐに消えてくれることが期待できる.そしてまた必要になったときはDNAをお手本に合成すればよいのである.安定なDNAの上に情報自体はきちっと保持しておき,その情報を発現させたいときには壊れやすいRNAにするのである.蛋白質合成の直接の鋳型となるのはDNAではなく,この壊れやすいRNAであるというメカニズムは,遺伝子発現の調節という観点から,非常に合理的である.いずれにしても,DNAが支配し,その先兵である蛋白質が大活躍する生命の,その間で,すぐに消えてくれることを期待されていたRNAは,重要な役割ではあるものの生命活動という舞台の主役というわけにはいかなかった.おとなしいわき役としてのRNAは,1981年まで続く.寡黙な仕事人,RNAの役割をもう少し詳しく見てみよう.RNAの機能は,メッセンジャー(メッセンジャーRNA,mRNA)であり,アミノ酸の運搬人(転移RNA,tRNA)であり,リボソームの構造を支えるもの(リボソームRNA,rRNA)であった.いずれも,遺伝情報がDNAから蛋白質へ流れるための仲介役にしか過ぎず,能動的な蛋白質と比べれば常に受動的であり,生化学反応の表舞台に立つことはないと考えられていた.すなわち,細胞内の生化学反応を押し進めているものは蛋白質であり,化学反応ということを中心に考えれば,主役はいつも能動的な機能をもつ酵素蛋白質であった.いくつか機能不明のRNAも報告されていたが,蛋白質の圧倒的な機能の多彩さに比べれば,決して主役ではなく,いずれも蛋白質の機能を補助する役割しか期待されていなかった.RNAはえらくなかったのである.

RNAの逆襲

 RNAのまったく別の一面,ひょっとするとこれが真の姿かもしれないが,RNAの能動的な能力に初めて出合ったのはアメリカ・コロラド大学のThomas Cechである.この話に入るには少し時代をさかのぼる必要がある.
  1960年代の半ば過ぎ,遺伝暗号の解読が完了し,それがどの生物種にも共通した普遍的なものであることが明らかになった時,「大腸菌でいえることはゾウでもいえる」と多くの分子生物学者は自信をもって考えていた.それは,人類史上よくある「過信」であった.1970年代以降,真核細胞の分子生物学の発展とともに,大腸菌でいえたことがゾウには通用しない例が数多く明らかになってきた.その最たるものがイントロン(intron)の発見であろう.
  真核生物の遺伝子が分断されていることが初めて発見されたのは1977年である[2].真核生物のmRNAとそれをコードする遺伝子DNAとを直接比較すると,DNAの方がはるかに長く,しかもmRNAをコードする領域が意味不明の配列で分断されている(図2).この意味不明の配列をイントロンという.それに対し,成熟RNAに残される(意味のある)配列部分をエキソン(exon)という.その後すぐに,蛋白質をコードする遺伝子ばかりでなく,rRNA遺伝子や,tRNA遺伝子,さらにはミトコンドリアの遺伝子などあらゆる遺伝子がイントロンにより分断されていることがわかった.イントロンは遺伝子に存在し,成熟RNAには存在しないわけであるから,どこでどのようにイントロンが除去されるのかが大きな問題として提出された.当初,RNA合成酵素がイントロンをとばして転写するのではないかとか,DNAの再編成が起こるのかもしれない,などいろいろな仮説が現れたが,真実は,すべてのイントロンを含んだ第一次転写物(RNA前駆体)ができ,RNAの段階でイントロンが除かれ,エキソンどうしがつなぎあわされるというものであった.この過程をスプライシングという(図2).ひと言にイントロンといっても,いくつかの種類に分類できる.スプライシング機構もそれぞれで異なっている.これらさまざまなイントロンのうち,rRNAのイントロンのスプライシング機構を研究していたCechは,RNAの能動的な能力に出会った人類史上初めての人物である.この発見以来,われわれはこれまでのRNAの性格とはまったく異なったRNAの姿を見ることとなる.おとなしかったRNAは変身をして「生命の起源」の分野では主役を演じるまでになるのである.


図2 イントロンとスプライシング
網掛けの部分がイントロン.白い部分がエキソン.4つのイントロンで分断されている遺伝子の例.5つのエキソンがつながり成熟(完成)したmRNAになる.