RNA学のすすめ: 生命のはじまりからリボザイム、エイズまで (ブルーバックス 812)

著者 : 柳川弘志

• 講談社 (1990年2月1日発売)

作品紹介・あらすじ

tRNA、rRNA、mRNAか関与するタンパク質合成系の研究がRNA学の第一の隆盛期ならば、現在のスプライシング、自己スプライシング、リボヌクレアーゼP、ウイロイドやウイルソイドの自己切断するRNAの研究はRNA学の第二の隆盛期といえる。1989年10月、アメリカのコロラド大学のチェックとエール大学のアルトマンは、RNA触媒の発見の業績により1989年度ノーベル化学賞を受賞した。これを機会に、RNA学の新しい展開に一層のはずみがかかるものと思われる。

感想・レビュー・書評

[別府さんの感想 · 2020年5月2日]

【書誌情報＋内容紹介】
書名：『RNA学のすすめ――生命のはじまりからリボザイム、エイズまで』
著者：柳川 弘志［やながわ・ひろし］ (1944-)　生物学。ゲノムネットワーク解析、タンパク質の進化分子工学。
装丁：プラスＭ
イラスト：深谷良一
図版製作：難波公人
発売日 1990年02月16日
価格 定価 : 本体1,040円（税別）
ISBN 978-4-06-132812-9
判型 新書
ページ数 298
シリーズ ブルーバックス
通巻番号 812

◆わき役から主役へ、RNAの多彩な機能を探る！
　“tRNA、rRNA、mRNAが関与するタンパク質合成系の研究がRNA学の第1の隆盛期ならば、現在のスプライシング、自己スプライシング、リボヌクレアーゼP、ウイロイドやウイルソイドの自己切断するRNAの研究はRNA学の第2の隆盛期といえる。1989年10月、アメリカのコロラド大学のチェックとエール大学のアルトマンは、RNA触媒の発見の業績により1989年度ノーベル化学賞を受賞した。これを機会に、RNA学の新しい展開に一層ははずみがかかるものと思われる”
（本書「エピローグ」から。）
〈https://bookclub.kodansha.co.jp/product?item=0000138629〉

　
【目次】
プロローグ　RNA学の新しい展開　[003-007]
　　RNAは生命の起源を解く鍵をにぎっている　　RNAは多彩な機能をもっている
目次　[008-015]

第1章　生命の基本的しくみとRNA　017
生命の起源をどこに求めるか　018
　　化学進化説　　地球外生命起源説　　生命は海で生まれたり　　生命と海の元素組成は似ているの　　微量元素も生物機能にたいせつだ
生命とは何だろうか　026
　　生命の定義　　アニミズムと生気論　　機械論　　生命は入れ物をもっている　　生命は自己複製できる　　生命は自己維持できる日　　生命は進化する
細胞の基本構造　031
　　細胞の発見　　細胞膜の働き　　細胞膜は脂質で構成されている　　細胞膜の構造。
遺伝子と複製　040
　　遺伝子の発見　　DNAの構造　　遺伝情報のからくり
タンパク質の本体　046
　　タンパク質は多彩な機能をもっている　　 タンパク質の構造
RNAの機能と起源　051
　　RNAとは何だろう　　RNAは多様な機能をもっている　　RNAはDNAよりも先に出現した　　RNAワールド

第2章　RNAの基本的性格　059
ヌクレオチドの構造と機能　060
　　うま味のあるヌクレオチド　　ホルモンの作用のメッセンジャー　　警報ホルモン、アラモン　　ATPはエネルギーの源　　酵素の働きを助ける補酵素　　脂質や糖合成の活性中間体
RNAの物理化学的性質　069
　　RNAはDNAよりも不安定　　RNAの酵素的切断　　核酸塩基は水素結合できる　　核酸塩基はスタッキングする　　リボースの構造　　RNAは多様な立体構造をとることができる

第3章　RNAの生合成　081
ヌクレオチドの生合成　082
　　プリン塩基の生合成は多段階　　ピリミジン塩基の生合成は簡単　　合成量は自ら調節する
DNAの転写とRNA合成　091
　　RNAはDNAから転写される　　RNA合成の特徴　　転写の機構　　転写のコントロール　　真核細胞のRNA合成は複雑多様
RNAの加工処理過程、プロセッシング　098
　　RNAは転写後加工される　　頭にキャップ、尻尾にポリ(A)がつく　　RNAはスブライスされる　　エクソンとイントロン　　タンパク質の立体構造の最小単位はモジュール　　スプライシングのしくみ　　tRNAとrRNAも前駆体から加工される　　tRNAや rRNAもイントロンをもっている　　RNAは編集もされる

第4章　RNAとタンパク質合成　119
タンパク質合成とRNAの役割　120
　　タンパク質合成は複雑
mRNA　122
　　mRNAはタンパク質合成の情報をもっている　　遺伝コードの発見
tRNA　126
　　tRNAの構造決定　　tRNAのクローバー葉構造　　tRNAはアミノ酸を運搬する
rRNA　132
　　rRNAは巨大な集合体
タンパク質合成のしくみ　136
　　タンパク質合成は多段階　　タンパク質合成の開始　　ペプチド鎖の伸長反応　　ペプチド鎖の伸長停止　　ポリペプチドは合成後に加工される

第5章　RNAウイルスと病気　145
ウイルスの本体　146
　　ウイルスの発見　　地球上の生物はウイルスに悩まされている　　ウイルスとは何だろう？
細菌ウイルス　151
　　RNAファージの構造　　RNAファージの増殖
植物ウイルス　156
　　タバコモザイクウイルスは結晶になる　　タバコモザイクウイルスの構造　　ウイルスの遺伝子の構造　　ウイルスの感染のしくみ
動物ウイルス　162
　　インフルエンザウイルス　　インフルエンザウイルスの構造　　インフルエンザウイルスの感染と増殖　　新しいタイプはニワトリから
エイズウイルス　169
　　エイズとは　　エイズウイルスの発見　　エイズウイルスの構造　　エイズウイルスの感染機構　　エイズウイルスの遺伝子は変化しやすい　　エイズ患者は増え続けている　　エイズウイルスの起源　　エイズの治療はまだ難しい
がんウイルス　180
　　がんウイルスの発見　　がんウイルスの遺伝子　　がんタンパク質　　ヒトはみな、がん遺伝子をもっている　

第6章　RNA触媒、リボザイム　187
自己スプライシングするRNA　188
　　自己スプライシングの発見　　リボザイム　　リボザイムは重合能力ももっている　　グループIIイントロン
リボヌクレアーゼP　196
　　リボヌクレアーゼPはtRNAの前駆体を切断する　　リボヌクレアーゼPの構造　　触媒が作用する場所　　リボヌクレアーゼPの二次構造の共通性
自己切断するRNA　203
　　ウイロイドは最小の病原体　　ウイロイドRNAは自己切断する　　リボザイムの触媒機構は多様
生体触媒の分類と進化　211
　　生体触媒は四つに分類できる　　生体触媒の進化

第7章　RNAと生命のはじまり　215
枝酸塩基の無生物的合成　216
　　核酸塩基はシアン化水素からつくられる　　原始大気からもつくることができる
核酸塩基は地球外から持ちこまれた？　222
　　星間分子　　隕石　　彗星
リボースはどのようにしてできたか　228
　　リボースはホルムアルデヒドから合成された
ヌクレオシドとヌクレオチドの合成　230
　　核酸塩基とリボースの連結反応　　ヌクレオシドは原始大気からもできる　　ヌクレオシドのリン酸化　　なぜアミノ酸はL型で、リボースはD型か
核酸をつなげる　237
　　核酸の合成素材　　RNAの無生物的合成　　分子集合場を利用したRNA合成　　ゲルの形成　　新しいらせん構造の形成
原始RNA　246
　　RNA合成の出発材科　　塩基対形成の多様性
核酸の鎖長伸長　249
　　RNAの鎖長伸長　　配列の特異性　　実験室で合成可能な鎖長　　重複配列
RNAが先か、タンパク質が先か　253
　　パラドックスの検証　　もっともらしいシナリオ

第8章　RNAの祖先を探る　259
原始生命の痕跡を分子で探る　260
　　進化を遡る　　原始生命の化石　　rRNAに基づく系統樹　　RNAワールドからRNP、DNAワールドへ
レプリカーゼとRNAワールド　267
　　原始的なRNAレプリカーゼのモデル　　RNAの原始的な複製機構　　RNAの進化機構
タンパク質の翻訳システムとRNPワールド　274
　　タンパク質の翻訳システム　　ウイルスRNAの3'末端tRNA様構造　　タンパク質の原始合成システム　　RNAとタンパク質は助け合う
遺伝コードの起源　279
　　立体化学説　　第二の遺伝コード、パラコドン　　偶然凍結説
逆転写とDNAワールド　284
　　RNAからDNAワールドへ　　逆転写　　逆転写酵素　　逆転写酵素の祖先

エピローグ（一九九〇年の新春に　柳川弘志）　[292-295]
関連・参考図書紹介　[296-297]


【図表一覧】
表1-1　人体、海水、地球表層に存在する主要元素　022
表1-2　微量元素の海水濃度と生物学的機能　023
図1-1　大腸菌の走査型電子顕微鏡写真　034
図1-2　マウスの小腸上皮細胞の切片の透過型電子顕微鏡写真　035
図1-3　リン脂質の構造　037
図1-4　水中でのミセル、二分子膜ベシクル、単分子膜　038
図1-5　細胞膜の構造　039
図1-6　DNAとRNAの基本構造　043
図1-7　DNAの二重らせん構造と塩基間相互作用　044
図1-8　DNAの複製のしくみ　045
図1-9　ペプチドの構造　048
表1-3　タンパク質中の20種のアミノ酸　049
図1-10　現代生物学の遺伝情報についてのセントラルドグマ　055

図2-1　アデニルサン（AMP）の位置異性体　061
図2-2　種々のヌクレオチドの構造　062-063
図2-3　NAD^+の電子受容反応　067
図2-4　ワトソン・クリック型とフーグスティーン型塩基対　073
図2-5　コドンとアンチコドンのウォブル塩基対形成　074
図2-6　種々のウォブル塩基対　075
図2-7　リボースのフラノース環のねじれ型立体　076
図2-8　アデノシンのシン型とアンチ型構造　077
図2-9　RNAのいろいろな二次構造　078
図2-10　仮結びの構造　079

図3-1　プリンヌクレオチドの生合成の経路　084-085
図3-2　いろいろな前駆体からのプリン塩基の組立て　086
図3-3　代謝経路の進化　087
図3-4　ピリミジンヌクレオチドの生合成の経路　088
図3-5　プリンヌクレオチドとピリミジンヌクレオチドの生合成のフィードバック調節　090
図3-6　イモリの卵母細胞のrRNA遺伝子が転写されている様子　097
図3-7　真核細胞のmRNAの5'末端のキャップの構造　100
図3-8　エクソンのかきまぜ　103
図3-9　真核細胞のmRNAの前駆体のスプライシング　105
図3-10　スプライセオソームの集合とスプライシング　107
図3-11　大腸菌のSub B-Eと呼ばれるオペロンのtRNA前駆体　109
図3-12　大腸菌のリボソームRNAのオペロン　112
図3-13　tRNAのイントロン　113
図3-14　トリパノソーマのチトクロムcオキシダーゼIIIのm RNAの編集　114

図4-1　真核細胞のmRNAの構造　123
表4-1　遺伝コード表　125
図4-2　酵母アラニンtRNAのクローバー葉型二次構造　127
図4-3　酵母アラニンtRNAのL字型三次構造　129
図4-4　酵母フェニルアラニンtRNA中の三塩基対　130
図4-5　大腸菌の5SrRNAの二次構造　133
図4-6　大腸菌の16SrRNAの二次構造　134
図4-7　大腸菌の23SrRNAの二次構造　135
図4-8　タンパク質合成の開始段階　138
図4-9　タンパク質合成の伸長段階　140

図5-1　f_2ファージの電子顕微鏡写真　150
図5-2　MS2(f_2、R17)ファージの遺伝子　151
図5-3　MS2ファージの遺伝子のRNAの全塩基配列　152-153
図5-4　タバコモザイクウイルス粒子の電子顕微鏡写真　157
図5-5　タバコモザイクウイルスの立体構造モデル　158
表5-1　代表的な植物ウイルス　159
図5-6　インフルエンザウイルスの模式構造図　163
図5-7　インフルエンザウイルスの感染　165
図5-8　エイズウイルス粒子の構造　170
図5-9　エイズウイルスの阻害剤のジデオキシヌクレオシド類　179

図6-1　テトラヒメナのリボソームRNA前駆体の自己スプライシング　189
図6-2　テトラヒメナの自己スプライシングするRNA触媒の二次構造　190
図6-3　リボザイムによって触媒される重合反応　192
図6-4　逆スプライシング反応　193
図6-5　グループIIイントロンのスプライシング　195
図6-6　リボヌクレアーゼPによるtRNA前駆体の切断　196
図6-7　枯草菌と大腸菌のリボヌクレアーゼPのRNA成分の二次構造の比較　200
図6-8　263ヌクレオチドから成る、より簡単なリボヌクレアーゼPのRNA成分の二次構造　201
図6-9　ウイロイド、ウイルソイド、サテライトRNAの塩基配列と自己切断　204
図6-10　自己切断するオリゴリボヌクレオチドのハンマーヘッド構造　205
図6-11　13ヌクレオチドからなるリボザイムによるRNAの切断　206
図6-12　オリゴリボヌクレオチドによるクロラムフェニコールのアセチル基転移酵素のmRNAの切断　207
図6-13　バクテリオファージT4のRNA前駆体の自己切断　209
図6-14　ヒトδ型肝炎ウイルスのウイルスの自己切断、連結するRNA断片の二次構造　210
表6-1　生体触媒の分類　211

図7-1　ジグアノシンピロホスフェート（GppG）の構造　216
図7-2　5'-ホスファチジルシチジン　210
表7-1　GppGゲルの電子顕微鏡写真とその画像解析像　224
図7-3　5'-ホスファチジルシチジンから形成された直線状のらせん構造体の電子顕微鏡写真とその画像解析像　239
図7-4　5'-ホスファチジルシチジンの構造　240
図7-5　GppGゲルの電子顕微鏡写真とその画像解析像　241
図7-6　5'-ホスファチジルシチジンの電子顕微鏡写真とその画像解析像　243
図7-7　5'-ホスファチジルシチジンから形成された環状のらせん構造体の電子顕微鏡写真　244
図7-8　5'-ホスファチジルデオキシシチジンから形成された超らせん構造の電子顕微鏡写真とその画像解析像　245
図7-9　ヌクレオシドおよび非環状のヌクレオシドの構造　246
図7-10　プリン‐プリン塩基間の水素結合　247
図7-11　種々の原始地球環境下で合成された細胞様構造　254
図7-12　原始スープからRNAワールド、RNPワールド、DNAワールドへの発展　252

図8-1　5SrRNAの系統樹　265
図8-2　新しいドグマ　267
図8-3　テトラヒメナの改造リボザイムと外部鋳型のP1と呼ばれるRNA断片　270
図8-4　改造リボザイムによるオリゴヌクレオチドの連結反応と相補的な鎖の合成　271
図8-5　ハイパーサイクル　273
図8-6　原始的なタンパク質合成モデル　276
図8-7　ミニtRNA　281
図8-8　粘性細菌のDNAに連結した枝分かれRNAの二次構造　287
図8-9　逆転写開始の機構　288
図8-10　レトロウイルス様粒子の電子顕微鏡写真　289