リボザイムとリボススイッチ：小分子によるRNA機能の変調

多様な小分子は、基質および補因子として触媒RNA（リボザイム）と相互作用し、それらの細胞内濃度は、転写、スプライシング、翻訳、またはRNA安定性を調節する遺伝子調節mRNAドメイン（リボスイッチ）によって感知されます。認識メカニズムはRNAからRNAまでさまざまですが、構造分析は、塩基対のペアリングや共役ヘテロサイクルとの積み重ね、アニオン性官能基のカチオン依存性認識などのRNAの固有の特性から生じる繰り返しの戦略を明らかにします。また、これらの研究は、最初の近似まで、RNAのリガンド誘発性の再編成の大きさが、リボスイッチまたはリボザイムの複雑さに反比例することを示唆しています。これらの小分子結合誘導RNAの変化が遺伝子発現の変化にどのようにつながるかはあまり理解されていません。異なるリボススイッチは、運動学的または熱力学的制御のいずれかのいずれかであることが提案されていますが、RNAによる小分子認識の下流の調節的結果を引き起こす生化学的および構造的メカニズムは、ほとんど解明されていません。

Diverse small molecules interact with catalytic RNAs (ribozymes) as substrates and cofactors, and their intracellular concentrations are sensed by gene-regulatory mRNA domains (riboswitches) that modulate transcription, splicing, translation, or RNA stability. Although recognition mechanisms vary from RNA to RNA, structural analyses reveal recurring strategies that arise from the intrinsic properties of RNA such as base pairing and stacking with conjugated heterocycles, and cation-dependent recognition of anionic functional groups. These studies also suggest that, to a first approximation, the magnitude of ligand-induced reorganization of an RNA is inversely proportional to the complexity of the riboswitch or ribozyme. How these small molecule binding-induced changes in RNA lead to alteration in gene expression is less well understood. While different riboswitches have been proposed to be under either kinetic or thermodynamic control, the biochemical and structural mechanisms that give rise to regulatory consequences downstream of small molecule recognition by RNAs mostly remain to be elucidated.