전사 후 공정과정

전사 후 공정과정

 

핵에서 mRNA가 합성되면 세포 내에서 그대로 쓰이기보다는 몇 가지 형태적 변형과정을 겪는다. 그러한 변형, 혹은 mRNA 가공과정을 거치지 않으면 번역이 될 수 없다. 처음 생성된 1차 전사체의 전사후 공정으로는 1차 전사체의 5′-말단에 모자 씌우기(capping)와, 인트론들이 제거되는 스플라이싱(splicing), 3′-말단에 polyA의 첨가 과정이 있다. mRNA는 이러한 과정을 거친 후 핵공을 통해 세포질로 나가게 된다.

 

1. 5′모자 씌우기(capping)

1차 전사체인 mRNA는 특수하게 메틸화된 3-구아닌 뉴클레오티드가 5′말단에 첨가되는 과정인 모자씌우기(capping)를 거쳐야 한다. 이러한 모자 씌우기는 진핵생물의 mRNA만 보유하며 원핵생물에서는 발견되지 않는다. 5′모자 씌우기는 RNA 가수분해 효소로부터 mRNA를 보호하고, 단백질 합성의 개시를 용이하게 해준다. 또한 핵공을 인식하여 mRNA가 세포질로 쉽게 이동하게 한다.

 

2. 스플라이싱 (splicing)

RNA 중합효소에 의해 핵에서 DNA를 주형으로 하여 합성된 1차 RNA(전사체)는 액손과 인트론을 모두 포함하고 있다. 이런 전구체 RNA로부터 인트론들이 제거되어 단백질의 아미노산 서열을 암호화하거나 5′-, 3′-비번역 부위인 엑손(exon)들만을 모으는 과정을 “스플라이싱(splicing)”이라 한다. RNA 스플라이싱은 진핵생물 유전자의 발현에 있어서 필수적인 과정 중의 하나이다.

스플라이싱 부위는 RNA의 절단과 결합이 이루어지는 엑손- 인트론의 경계에 존재한다. 이러한 부위는 구조 유전자와 mRNA의 염기 서열을 비교해 보면 이 부위가 쉽게 발견된다. 인트론의 양 말단에는 진화상 잘 보존된 짧은 염기 서열이 존재한다. 이것을 GT-AG법칙이라고 하기도 한다 (5′-GT—-(인트론)—-AG-3′). 그러나 양끝 두 염기서열 사이의 인트론 서열은 아무런 상동성이나 상보성을 보이지 않는다. GT-AG 법칙은 거의 모든 진핵생물 mRNA의 스플라이싱에 적용되고 있어서, 스플라이싱이 여러 생물에서 매우 공통된 메카니즘에 의해서 수행됨을 알 수 있다. 그러나, 식물의 엽록체나 동물의 미토콘드리아, 효모에서는 다른 메카니즘에 의해서 수행되기도 한다.

한 유전자 안에 2개 이상의 인트론이 존재하는 경우, 각각의 양 끝에 공통적인 염기 서열에 의해 시험관 내에서는 한 5′-엑손 말단이 여러 가지 다른 3′-엑손 말단과 결합할 수 있음에도 불구하고, 세포 내에서는 정확하게 모든 인트론들이 제거되면서 엑손들이 원래의 순서를 유지한 상태로 이어 맞추어진다. 이는 아마도 스플라이싱이 순차적으로 진행되도록 조절하는 메카니즘이 세포내에는 존재하기 때문인 것으로 여겨진다. 즉, 5′-엑손을 인지한 스플리싱 기구는 일정한 방향을 가지고 RNA를 훑으면서 바로 다음에 존재하는 3′-엑손을 찾는 것이다. 그러나 모든 경우에 이런 식으로 이어맞추어지는 것은 아니다. 예를 들어 엑손을 건너 뛰어 이어맞추기를 하는 경우가 있는데. 이런 경우를 선택적 스플라이싱(alternative splicing)이라 부른다.

 

3. poly-A tail

세 번째 전사후의 변형은 3′말단에 폴리 A 꼬리라고 부르는 20~30여 개에 이르는 일련의 긴 아데닌 사슬을 첨가하는 것이다.

전사후공정1

poly-A tail은 mRNA의 가장 특징적인 구조로써, mRNA의 안정성을 유지를 해주는 기 능을 하며, mRNA를 보호하는 역할을 해준다. 또한 poly-A tail의 유무는 세포의 종류나 발생단계에 따라 단백질 합성에 다양한 영향을 미친다.

조상환

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