翻訳終結因子

翻訳終結因子（Release Factor、RF）とは、細胞が遺伝情報に基づいてタンパク質を合成する（翻訳）際に、そのプロセスを正確に停止させるために機能するタンパク質分子群のことです。

通常、mRNA上に連続する三つの塩基配列であるコドンは、それぞれ特定のアミノ酸を持つtRNAによって認識され、リボソーム上でアミノ酸が連結されてペプチド鎖が伸長していきます。しかし、遺伝情報の終端を示す特定のコドン、すなわち終止コドン（UAG、UAA、UGA）は、アミノ酸を運ぶtRNAによって認識されることはありません。代わりに、この終止コドンを認識し、翻訳を終了させる役割を担うのが翻訳終結因子です。終結因子がリボソームに結合すると、合成途中のペプチド鎖と、それを保持しているtRNAとの結合が切断され、完成したペプチド鎖がリボソームから「放出」されます。この働きから、これらの因子はリリースファクター（放出因子）と呼ばれています。

翻訳終結因子は、その機能や進化的な起源に基づいて主に二つのクラスに分類されます。

クラス1終結因子: 終止コドンそのものを直接認識する因子です。リボソームのAサイトという部位にtRNAのように結合し、ペプチド鎖とPサイトのtRNAとの間のエステル結合を加水分解することで、ペプチド鎖の放出を触媒します。この反応が完了すると、リボソームの各構成要素が解体される段階へと進みます。
クラス2終結因子: GTP（グアノシン三リン酸）をエネルギー源として利用するGTPアーゼ活性を持ちます。クラス1終結因子がその役割を果たすのを促進し、翻訳終結複合体からクラス1因子を効率的にリボソームから解離させるのを助けます。

生物種によって翻訳終結因子の構成は異なります。

細菌では、RF1、RF2、RF3という因子が存在します。RF1とRF2がクラス1因子であり、RF1はUAAとUAGを、RF2はUAAとUGAという終止コドンを認識します。RF3はクラス2因子として機能し、RF1やRF2の働きを助けます。

真核生物や古細菌では、それぞれeRF（真核生物）、aRF（古細菌）と呼ばれる終結因子が見られます。クラス1因子であるa/eRF1は、細菌のRF1やRF2とは異なり、UAG、UAA、UGAという三つ全ての終止コドンを単独で認識する能力を持っています。クラス2因子としては、真核生物にeRF3、古細菌にaEF1αがあり、これらは細菌のRF3と同様にクラス1因子の機能を助ける役割を担いますが、細菌のRF3とは異なり、クラス1因子と複合体を形成してリボソームに結合するという特徴があります。

進化の観点からは、細菌型の終結因子と真核生物・古細菌型の終結因子は、互いに構造的な相同性が低いことから、独立に進化してきたシステムであると考えられています。しかし、真核生物の細胞内小器官であるミトコンドリアや葉緑体（色素体）は、その起源が共生した細菌にあることを反映して、細胞質とは異なる細菌型のクラス1終結因子（例えば、ヒトミトコンドリアではMTRF1などが知られています）を利用していることが分かっています。

翻訳終結因子がリボソームに結合し、終止コドンを認識するメカニズムや、ペプチド放出を触媒する反応の詳細は、近年、X線結晶構造解析やクライオ電子顕微鏡といった先端技術を用いた構造生物学的な研究によって分子レベルで明らかにされてきています。細菌のクラス1因子は終止コドン認識に関わるトリペプチドモチーフや、触媒活性を持つGGQモチーフといった特定の構造要素を持つことが分かっています。真核生物のeRF1も同様に、終止コドン認識モチーフやGGQモチーフを持ち、eRF3と協調して機能します。

翻訳終結によりペプチド鎖が放出された後、リボソームが次の翻訳を開始するためには、使用済みのtRNAやmRNAをリボソームから外し、リボソームをリサイクル可能な状態にする「リボソーム再生」のプロセスが必要です。この過程にも、RRFやEF-Gなど、翻訳開始や伸長に関わる因子とは異なる、特別な因子群（真核生物ではABCE1など）が関与しています。また、翻訳の途中で問題が発生しリボソームが動けなくなった場合に対応する救済システム（真核生物ではDom34/Pelota–Hbs1など）も存在し、これらも終結因子と関連する因子群によって成り立っています。

このように、翻訳終結因子は、遺伝情報の正確な読み取りを締めくくり、機能的なタンパク質が細胞内で適切に生み出されるために不可欠な分子機械の一部と言えます。

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