[분자생물학] RNA 번역 과정과 특성 (개시, 신장, 종결) + 폴리리보솜과 번역 항생제

RNA 번역 과정 개요 (원핵 생물 기준)

RNA를 단백질로 번역하는 과정은 대략적으로는 다음과 같으며, 아래에 각 단계에 대해 자세히 다룹니다.

 

개시 : mRNA에 리보솜 소단위체가 결합하고, 개시코돈 AUG에 메티오닌(Met)을 가진 tRNA가 P 자리에 붙고, 그 다음 대단위체가 붙습니다.

신장 : 다음 아미노산을 가진 tRNA가 A 자리에 붙고, 아미노산 사이의 펩타이드 결합이 형성되고, P 자리 tRNA의 아미노산이 떨어진 뒤, 리보솜이 염기 3개 단위를 이동하며 tRNA 위치가 바뀌며 E 자리 tRNA는 떨어집니다. (반복)

종결 : 종결 코돈과 결합한 방출인자가 (A 자리에 오게 되면) 폴리펩티드 사슬을 tRNA로부터 분리하여 방출시킵니다.

 

+ 아미노산 Met은 번역을 개시할 때는 P 자리로 들어오고, 번역 중에 나올 때는 A 자리로 들어옵니다.

   (이 때 두 tRNA는 다른 tRNA임)

 

개시

IF-3(IF : 개시인자)이 리보솜 작은 단위체와 결합합니다.

IF-1은 리보솜 작은 단위체의 A 자리에 결합합니다.

mRNA가 유입되고, 5' 말단의 공통 서열 UTR을 16S rRNA가 인식하여 결합하게 됩니다.

이 때 P 자리에 AUG(개시 코돈)이 와서 결합합니다.

IF-2은 fMet을 운반하는 tRNA(안티코돈 CAU)를 데리고 와서, P 자리에 와서 결합합니다. (GTP 사용)

IF-2가 GTP를 사용하여 IF-1, IF-3과 합께 방출된 뒤, 리보솜 큰 단위체가 부착됩니다.

 

 

신장

EF-Tu(EF : 신장인자)가 tRNA+Tu+GTP의 복합체 상태로 GTP를 소모하여 새로운 tRNA를 A 자리에 유입시킵니다.

이후 Tu+GDP는 EF-Ts가 GDP를 밀어내고 붙었다가(Tu+Ts), GTP에 의해 밀려나가서 Tu+GTP 상태가 됩니다.

23S rRNA가 아미노산 사이 펩타이드 결합을 형성하고, EF-G가 GTP를 소모하여 리보솜을 밀어줍니다.

(+ 이 때 23S rRNA는 펩타이드전이효소의 기능을 가지므로 리보자임에 해당합니다.)

 

 

종결

mRNA의 UAA, UAG, UGA의 종결 서열이 리보솜 A 자리에 오면 방출 인자(tRNA 유사체)가 A 자리에 결합합니다.

방출 인자가 (Peptidyl Transferase 활성화) 폴리펩티드 말단과 tRNA 사이를 가수분해하여 떨어지게 합니다.

(+ 이 때 방출 인자는 GTP를 사용합니다.)

 

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폴리리보솜

폴리리보솜은 진핵/원핵 모두에서 관찰되며, 하나의 mRNA에 대해 동시에 번역을 진행하는 여러 리보솜들을 말합니다.

** 위의 그림은 전사와 번역이 동시에 발생하므로 원핵 생물에 해당합니다.

 

 

원핵 생물의 RNA 번역 항생제

이전에 언급했으나 다시 정리합니다.

 

스트렙토마이신은 16S rRNA가 mRNA의 샤인-달가노 서열을 인식하는 것을 저해합니다.

테트라사이클린은 리보솜 A자리에 tRNA가 결합하는 것을 저해합니다.

클로람페니콜은 23S rRNA의 Peptidyl Transferase가 아미노산 사이의 펩티드 결합을 형성하는 것을 저해합니다.

(+ 사이클로헥시마이드는 진핵 생물 mRNA의 번역을 억제합니다.)