3' 非翻訳領域

3' 非翻訳領域 (3' UTR)

成熟したメッセンジャーRNA (mRNA) は、遺伝子から転写された後、様々な修飾を受けて機能的な分子となります。その構成要素の一つに、3' 非翻訳領域（スリープライム ひほんやく りょういき、3' UTR: three prime untranslated region）があります。これは、mRNAの配列のうち、実際にタンパク質のアミノ酸配列へと翻訳されるコード領域（CDS）よりも下流に位置する部分であり、それ自体がタンパク質に変換されることはありません。

この「翻訳されない」領域が、なぜ細胞内で重要視されるのでしょうか。それは、3' UTRがmRNAの「運命」を決定づける多様な制御機構の集積地となっているからです。具体的には、mRNAの細胞質での安定性、分解速度、細胞内での局在、そしてタンパク質合成（翻訳）の効率やタイミングといった、遺伝子発現の最終段階を精密に調節するための様々なシグナルや標的配列が含まれています。

3' UTRに含まれる主要な機能要素とその役割は多岐にわたります。代表的なものとして、mRNAの3'末端に付加される長いアデニンヌクレオチドの鎖、通称ポリ(A)テールの形成を指示するポリアデニレーションシグナル（多くの場合AAUAAAという配列）があります。このポリ(A)テールは、mRNAを核から細胞質へ輸送する過程に関わるほか、mRNAを分解から保護することで安定性を高めたり、翻訳開始因子の結合を促進して翻訳効率を向上させたりするなど、mRNAの機能維持に極めて重要です。

また、3' UTRには、特定のRNA結合タンパク質（RBP）が特異的に結合する多様な配列要素が存在します。例えば、アデニンとウリジンに富む配列（adenine/uridine-rich elements; AREs）やGUに富む配列（GU-rich elements）などは、様々なRBPの認識部位として機能します。これらのRBPとの結合は、標的mRNAの分解を促進して安定性を低下させたり、逆に分解を抑制して安定性を高めたりすることで、mRNAの量を調節します。さらに、これらの配列とRBPの相互作用は、リボソームによる翻訳の効率を直接的に制御することもあります。

ヒトゲノムに繰り返し存在するAluエレメントのような反復配列が3' UTRに組み込まれている場合もあります。このような配列は、mRNA分子内で相補的な配列と対合し、二本鎖RNA構造を形成することがあります。形成された二本鎖構造は、アデニンをイノシンに変換するRNA編集酵素であるADAR（Adenosine Deaminase Acting on RNA）の基質となり得ます（A-to-I編集）。特定のmRNAにおけるA-to-I編集は、そのmRNAの細胞内での局在を変化させ（例えば、核内に保持させる）、細胞質への輸送や翻訳を調節するメカニズムとして機能することが知られています。

さらに、3' UTRは、小さな非コードRNA分子であるマイクロRNA（miRNA）の主要な標的部位でもあります。miRNAはRNA誘導サイレンシング複合体（RISC）と結合し、その複合体が標的mRNAの3' UTRに存在する相補的な配列に結合します。この結合は、標的mRNAからのタンパク質翻訳を強力に抑制したり、あるいは標的mRNA自体を分解へと誘導したりすることで、その遺伝子の発現レベルを効果的に下向きに制御します。一つのmRNAの3' UTRに複数のmiRNA標的部位が存在することもあり、これは複雑な遺伝子発現制御ネットワークの一端を示しています。

これらの多様な制御要素が組み合わさることで、3' UTRは細胞の生理的状態や外部刺激に応じて、特定のmRNAの安定性や翻訳効率をダイナミックに調節することを可能にしています。したがって、3' UTRは単なる非翻訳領域ではなく、遺伝子発現をきめ細かくチューニングするための中心的ハブとして機能しており、発生や分化、細胞応答、さらには疾患の発症にも深く関わっています。

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