RNAポリメラーゼIII

RNAポリメラーゼ III (Pol III)

RNAポリメラーゼIII（RNA polymerase III, Pol III）は、真核細胞において特定の種類のRNAを合成する重要な酵素複合体です。主に、リボソームRNA（5S rRNA）や輸送RNA（tRNA）をはじめとする、細胞の基本的な生命活動を支える多様な低分子RNAの転写を担います。

Pol IIIによって転写される遺伝子は、細胞が生きていく上で常に必要とされる「ハウスキーピング遺伝子」に分類されます。そのため、細胞の種類や環境条件に関わらず、これらの遺伝子からのRNA産生は必須です。Pol IIIの活動は、細胞の成長状態や細胞周期の進行と連動して厳密に制御されており、一般的にRNAポリメラーゼIIよりも少ない数の調節因子によって制御されています。しかし、細胞がストレスに晒されると、MAF1タンパク質などがPol IIIの活性を抑制します。また、免疫抑制剤として知られるラパマイシンも、TOR経路を介して間接的にPol IIIの働きを阻害することが知られています。

転写のプロセス

他のRNAポリメラーゼと同様に、Pol IIIによる転写も開始、伸長、終結という主要な3つの段階を経て進行します。

1. 開始: 転写開始点を含む遺伝子のプロモーター領域に、Pol III酵素複合体と関連する転写因子が集まって機能的な構造を形成する段階です。Pol IIIは、多くの標的遺伝子において、DNAの上流ではなく、実際に転写される配列の内部に存在する「内部制御配列」をプロモーターとして利用するという特徴があります。ただし、特定の遺伝子（例: U6 snRNA遺伝子）では、RNAポリメラーゼIIが利用するのと同様に、転写開始点の上流にTATAボックスなどの配列を持つ場合もあります。

Pol IIIによる転写開始は、標的となるRNAの種類に応じて大きく3つのクラスに分けられますが、いずれの場合も、特定の転写因子がまず制御配列に結合し、次に主要な開始因子である転写因子IIIB（TFIIIB）をリクルートし、最終的にPol III本体が結合して複合体が形成されるというプロセスをたどります。TFIIIBは、TATA結合タンパク質（TBP）、Brf1（あるいは脊椎動物の特定の遺伝子ではBrf2）、Bdp1という3つのサブユニットから構成されており、その構造はRNAポリメラーゼII複合体における基本的な開始因子と類似性が見られます。

クラスI（5S rRNA遺伝子の開始）: まず転写因子IIIA（TFIIIA）が、転写されるDNA配列内のCブロック（ボックスC）と呼ばれる制御配列に結合します。このTFIIIA-DNA複合体が足場となり、転写因子IIIC（TFIIIC）が開始点に対して適切な位置に配置され、その後TFIIIBの構築が進行します。
クラスII（tRNA遺伝子の開始）: 転写因子IIIC（TFIIIC）が、転写されるDNA配列内のAブロックおよびBブロック（ボックスA、ボックスB）に結合します。TFIIICがリクルートしたTFIIIBは、転写開始点から約26塩基上流の領域に結合し、Pol IIIを呼び込みます。TFIIIBがDNAに強固に結合すると、TFIIICは転写開始複合体から解離します。TFIIIBはプロモーターの開放（DNA二重らせんのほどき）にも重要な役割を果たします。
クラスIII（U6 snRNA遺伝子の開始）: 核内低分子RNA活性化タンパク質複合体（SNAPc）が、転写開始点から約55塩基上流にある近位配列要素（PSE）に特異的に結合します。この結合は、さらに上流（開始点から少なくとも200塩基離れた）のエンハンサー様遠位配列要素（DSE）に結合する他の因子（Oct1、STAFなど）によって促進されることがあります。SNAPcは、転写開始点から約26塩基上流にあるTATAボックスにTFIIIBをリクルートします。U6 snRNA遺伝子の場合は、TFIIIBのBrf1サブユニットの代わりにBrf2が含まれます。このTATAボックスの存在が、この遺伝子がRNAポリメラーゼIIではなくPol IIIによって転写されることを決定づけます。TFIIIBはPol IIIを転写開始点に誘導する役割を担い、Brf2を含むTFIIIBもプロモーター開放に関与すると考えられています。

2. 伸長: Pol IIIがDNAテンプレートに沿って移動し、新たなRNA鎖を合成していく段階です。特徴的な点として、細菌のシグマ因子やPol IIの基本的な開始因子と異なり、TFIIIBは転写開始後もDNAに結合したまま維持されます。このTFIIIBの持続的な結合により、同じ遺伝子からのPol III転写が効率的に、かつ高い速度で再開されることが可能になります。

3. 終結: RNA合成が終了し、新生RNA鎖がPol III複合体から遊離する段階です。Pol IIIは、短い（約5〜6塩基）連続したチミン（T）の領域（DNAテンプレート上のポリT領域）を認識して転写を停止します。真核生物におけるPol IIIの終結には、原核生物のようにRNA鎖が形成するヘアピン構造は必要とされません。

主要な転写産物

Pol IIIによって転写されるRNAの種類は多岐にわたります。その主なものを以下に挙げます。

転移RNA（tRNA）
5SリボソームRNA（5S rRNA）
U6スプライソソームRNA（U6 snRNA）
RNase PおよびRNase MRPのRNA成分
7SL RNA（シグナル認識粒子[SRP]の構成要素）
ヴォールトRNA
Y RNA
短鎖散在反復配列（SINE）から転写されるRNA
7SK RNA
一部のマイクロRNA（miRNA）前駆体
一部の核小体低分子RNA（snoRNA）
* 一部の遺伝子調節性アンチセンスRNA

これらの低分子RNAは、タンパク質合成、RNAプロセシング、シグナル伝達など、細胞内の様々な重要なプロセスに関与しています。

----