[분자생물학] RNA 가공 과정과 특성 (mRNA capping/splicing/tailing, tRNA, rRNA)

mRNA 가공 과정

DNA가 전사된 직후의 RNA를 pre-mRNA라고 하고, 단백질로 번역되기까지 몇 가지의 가공 과정을 거쳐야합니다.

** 원핵생물은 mRNA 가공 과정이 없습니다. (바로 단백질 번역으로 넘어감)

 

Capping은 진핵 생물에서 RNA Polymerase의 CTD가 5' 말단에 메틸화가 일어난 GTP를 붙이는 과정입니다.

(5'-5' 인산기 사이 결합으로 붙여줌, CAP은 사실 CTD에 결합된 상태로 붙어있음)

여기에 결합된 CBC(Cap Binding Complex)가 exonuclease로부터 보호하고, 핵공 밖으로 mRNA를 이동시킵니다.

그리고 Capping은 리보솜의 결합이 가능하게 합니다. (18S rRNA가 인식. 캡 없으면 번역 못함!)

 

인트론 제거는 하지 않으면 엑손이 번역되지 못하므로 (도메인이 형성되지 않아 제거됨) 제거해주는 과정입니다.

snRNP의 snRNA(리보자임)는 인트론의 특이 서열을 인식하는 기능을 하고, 단백질은 절단하는 기능을 합니다.

인트론은 GU~A~AG로 이루어져 있는데 u1이 GU, u2가 AG, u4/6과 u5가 나머지 부위에 붙습니다.

u1, u4가 먼저 제거되고 그 다음 u2, u5, u6은 활성 가공 복합체로써 고리 구조를 만들어 인트론을 제거합니다.

 

Poly A taling은 CTD가 endonuclease를 제공하여 절단한 3' 말단에 PAP(Poly A 중합효소)를 제공하여 결합시키고,

PBP(Poly A Binding 단백질)를 제공하여 Poly A 꼬리를 안정화(Exconuclease로부터 보호)시키는 과정입니다.

+ Poly A 서열은 번역 개시의 의미를 가지고 있습니다.

 

 

mRNA 가공 실패하는 경우

인트론 GU~A~AG 서열의 가운데 A에 점돌연변이가 나타날 경우 인트론 제거가 일어나지 않아서,

beta 글로빈 단백질이 형성되지 않습니다. (-> 지중해 빈혈)

 

인트론 GU~A~AG 서열의 GU를 인식하는 u1 snRNP에 대한 자가항체가 만들어지거나, (-> 루푸스 질환)

u2 snRNP에 이상이 생길 경우, 역시 인트론 제거가 일어나지 않아서 기능성 단백질들이 번역되지 못합니다.

 

대체 가공은 u2 snRNP가 인트론의 (GU~)A(~AG)를 인식하지 못하는 경우, 다음 인트론의 (GU~)A(~AG)를 인식해서,

이전의 엑손까지 제거해버리는 오류입니다.

(+ 기관별로 노던블로팅을 시켜보면 mRNA의 길이가 다른데, 이것은 제거된 엑손의 수가 다르기 때문입니다.

    = 선택적 스플라이싱)

 

가공된 mRNA에 주형 DNA를 결합시킨 뒤 S1 Nuclease를 처리하면 단일 가닥의 DNA만 제거됩니다.

이후 강염기를 처리하여 mRNA와 DNA 절편들을 분해한 뒤 DNA 전기영동을 시켜보면 엑손 개수를 알 수 있습니다.

 

 

tRNA 가공 과정

tRNA는 클로버 모양으로 생긴 mRNA의 코돈에 맞는 아미노산을 리보솜으로 운반해주는 역할을 하는 RNA입니다.

tRNA는 전사된 직후 RNase에 의해 절단되며, 절단된 긴 쪽의 3' 말단에는 염기서열 CCA가 첨가됩니다.

 

 

rRNA 가공 과정

rRNA는 리보솜의 구성 성분으로 사용되는 단위체입니다.

진핵 세포에서는 45S rRNA에 메틸화가 일어나고, 메틸화되지 않은 부분이 제거되어,

  작은 단위체 18S, 큰 단위체 5.8S, 28S rRNA가 RNA Pol I에 의해 인에서 생성됩니다.

  (+ 5S rRNA는 RNA Pol III에 의해 인 밖에서 생성됩니다.)

원핵 세포에서는 30S rRNA에 메틸화가 일어나고, 메틸화되지 않은 부분이 제거되어, 16S, 23S, 5S rRNA가 생성됩니다.

 

 

RNA 편집

RNA 편집은 번역 직전 RNA 염기서열 일부가 바뀌는 과정입니다.

ApoB 유전자의 경우 간에서는 그대로 번역되어 ApoB-100이 만들어지지만,

소장상피에서는 C 탈아미노화효소에 의해 코돈 중 CAA의 C가 U로 변환되어 (종결 코돈) ApoB-48이 만들어집니다.

(ApoB 단백질은 혈액에서 콜레스테롤 등의 지질을 운반하는 지질단백질입니다. (소수성))