リボザイムとは？

リボザイムは、化学反応の触媒として機能するリボ核酸（RNA）の分子です。 リボザイムという用語は、リボ核酸酵素の略語です。 1980年代にリボザイムが発見される前は、タンパク質としてのみ酵素として作用し、反応を触媒できると考えられていました。 リボザイムは多くの重要な細胞内機能にも関与しており、RNAを切断する能力があるため、治療に応用できる可能性があります。 リボザイムは、人工的に合成することも、自然に生産することもできます。

リボザイムの主な機能は、加水分解により標的RNA分子のホスホジエステル結合を分割することです。 ホスホジエステル結合は、RNAとDNAのヌクレオチドを結合して分子の骨格を形成する共有結合です。 加水分解には、結合を溶解する効果がある水分子の添加が含まれます。 リボザイムは、加水分解を使用して他のRNA分子またはそれ自体を切断し、スプライシングと呼ばれるプロセスで2つのスプリットRNA分子を連結または接続することもあります。

単細胞生物Tetrahymena thermophilaにおけるRNAスプライシングの研究により、1980年代初期にリボザイムが発見されました。 アメリカのコロラド大学の教授であるトーマス・セックは、この生物のRNAは、触媒タンパク質の不在下で自身を切断および結紮できることを発見しました。 セックとイェール大学のシドニー・アルトマン教授は、リボザイムの研究で1989年にノーベル化学賞を受賞しました。

スプライシングに加えて、リボザイムは翻訳プロセス中にアミノ酸のタンパク質への集合を触媒します。 メッセンジャーRNA（mRNA）の遺伝情報がリボソームの活性を介してアミノ酸のシーケンスにデコードされると、翻訳が発生します。 したがって、リボソームの主成分であるリボソームRNA（rRNA）もリボザイムと見なすことができます。

多くの異なるタイプのリボザイムが存在し、それらが自然に発生する状態で研究されてきました。 これらのうち、ヘアピンリボザイムとハンマーヘッドリボザイムは、植物ウイルスのサテライトRNAに含まれています。 ハンマーヘッドリボザイムは、RNA切断剤として使用するために実験室で変更されました。

改変されたハンマーヘッド型リボザイムは、遺伝子治療に臨床応用できると考えられています。 レトロウイルスは宿主細胞で複製するためにRNAゲノムに依存しているため、RNAを切断する能力はレトロウイルスとの闘いに役立つ可能性があります。 研究者は、同様の医療用途向けの完全合成リボザイムも開発しました。 改変ハンマーヘッドリボザイムおよび合成リボザイムは、ヒト免疫不全ウイルス（HIV）を治療するための治療オプションとして特に研究されています。