RNA 분자의 종류!! 전사(transcription)에 관한 모든것 (2)

RNA 분자의 종류에 대해 알아보자!!

 

 

RNA 분자에는 전령 RNA (mRNA), 리보솜 RNA (rRNA), 운반 RNA (tRNA)의 3가지 주된 종류가 있다. 이들은 특정 DNA 염기 서열 즉 유전자에서 전사되어 만들어진다. 모두 단백질 합성에 관여되며 각기 다른 기능을 가지는데 이에 대해서는 이번 포스팅과 전사에 관한 모든 것 (3)에서 다루고자 한다. 진핵 세포와 원핵세포에서 이들 RNA의 기본적인 작용 기작은 거의 같지만, RNA의 구조와 합성 양상에 있어서는 중요한 차이점이 있다. 이들에 관한 지식은 세균과 세균 세포 추출물 연구로부터 얻은 것으로 우선 이 부분에 대해서 먼저 다루고 진핵세포의 전사와 진핵세포 RNA 구조와 합성 등에 관해서는 바로 설명하도록 하겠다.

 

 

전령 RNA (mRNA)

 

DNA 분자의 염기서열은 세포내의 모든 폴리 펨 타이드의 아미노산 염기 배열을 결정하지만, 아미노산과 DNA 사이에는 친화력이 없다. 따라서 아미노산 자신은 DNA가 직접 쌍을 이루지 않고 여러 중간 과정을 거쳐 DNA에 내장된 정보가 아미노산의 배열 순서로 나타나게 한다. 이 과정은 DNA 가닥 중 하나의 염기서열이 RNA 분자의 염기 서열로 전사되고 이 전령 RNA 분자로부터 단백질의 아미노산 서열이 결정되는 것이다. mRNA의 염기 서열은 출발 코돈에서 정지점까지 3개의 염기씩 끊어 읽히며(3개로 구성된 한 조의 염기를 코돈(codon)이라 한다.) 각 코돈은 한 개의 아미노산 또는 정지 신호에 상응한다.

 

한 개의 폴리펩타이드 사슬을 합성하는 그리고 여기서 개시와 종결의 부호가 붙은 DNA 단편을 시스트론(cistron)이라 하며 한 개의 폴리펩타이드 사슬을 지령하는 mRNA를 단일 시스트론성 mRNA라 한다. 보통은 한 mRNA 분자가 서로 다른 몇 개의 폴리펩타이드 사슬을 합성하는데 이 경우는 폴리시스 트론 성 mRNA 분자라 한다.

 

해독을 위해서는 시스토론과 출발 및 정지 서열 외에서 mRNA의 또 다른 부분도 중요하다. 예를 들어 mRNA 분자의 해독은 단순히 RNA의 한쪽 끝에서 시작하여 다른 끝으로 진행하는 것이 아니고 폴리시스 트론 성 mRNA의 첫 폴리펩타이드 사슬의 합성 개시는 RNA의 5'-P 말단에서 수백 누클레오 타이드 떨어진 곳에서 시작된다. 해독되는 부분 바로 앞의 해독되지 않은 RNA 부분은 선도자라 하는데 어떤 경우에는 이 선도자는 단백질 합성 속도를 결정하는 조절 부위를 가지고 있다. 해독되지 않는 염기 서열은 5'-p 말단이나 3'-OH 말단 양쪽에 있으며 폴리시스 트론 성 mRNA 분자에서는 수백 개의 염기로 구성된 비 해독 부위가 시스트론 사이사이에 자리 잡고 있다.

 

원핵세포 mRNA의 중요한 특성으로는 짧은 수명을 들 수 있다. 일반적으로 mRNA 분자는 합성된 후 수분 내에 핵산 분해효소에 의해 파괴되어 버린다. 그런데 특정 단백질의 지속적인 합성을 위해서는 상응하는 mRNA 분자의 계속적인 합성이 필요하지만 mRNA의 빠른 분해는 그 주위 환경과 요구성이 수시로 변화하는 세균에서는 대단히 유익한 현상이다. 어떤 단백질의 합성이 필요하면 단순히 전사를 조절함으로써 적합한 mRNA 분자가 만들어지고 그 단백질이 더 이상 필요 없을 때에는 기존의 mRNA 분자는 곧 파괴되기 때문에 불필요한 단백질의 합성을 막을 수 있다.

 

 

 

 

안정한 RNA : 리보솜 RNA와 운반 RNA

 

단백질 합성에 있어서 유전 정보는 전령 RNA에 의해 전달된다. RNA는 단백질 합성에서 또 다른 기능도 가지고 있는데 예를 들면 단백질은 리보솜(ribosome)이라 부르는 RNA를 포함하는 입자의 표면에서 합성되는 것이다. 이들 입자는 3종류의 안정한 리보솜 RNA로 구성되어 있다. 또 아미노산들은 단백질 합성시에 mRNA 주형과 직접 접촉하지 않고 운반 RNA라 부르는 약 50종의 안정된 RNA 분자에 결합된 다음 쓰인다. 각 tRNA 분자는 mRNA 상의 3개의 상보적인 염기와 결밯하여 그 자리에 상응하는 아미노산을 갖다 놓음으로써 인접한 아미노산과 펩타이드 결합으로 연결되도록 한다. 이 경우 rRNA나 tRNA는 주형으로 사용되는 것은 아니다. 리보솜과 tRNA의 기능은 다음 포스팅에서 다룰 예정이며 여기서는 이들의 합성과 합성 후의 화학적 변형에 관하여만 논의할 것이다. rRNA와 tRNA 분자의 합성은 프로모터에서 개시하여 종결 서열에서 완성된다는 점에서 그들의 합성은 mRNA의 합성과 다른 점이 없다. 그러나 이들 분자의 다음과 같은 세 가지 특성은 rRNA나 tRNA 모두가 1차 전사체가 아님을 나타낸다.

 

1. 이 분자들은 모든 1차 전사체의 말단에서 발견되는 삼인산이 아닌 5'-일인산으로 시작된다.

2.  rRNA와 tRNA 분자 둘 다 1차 전사체 보다 훨씬 작다.

3. 모든 tRNA 분자는 A, G, C, U외에 특이한 염기를 포함하고 있으며 이들 특이한 염기는 초기 전사체에서는 발견되지 않는다.

 

이들 분자의 위와 같은 변화는 전사후 변형 또는 보다 일반적으로 RNA 가공이라 불리는 과정에 의해 일어난다. rRNA와 tRNA 둘 다 큰 1차 전사체로부터 잘려 생기게 된다. 흔히 하나의 전사체가 몇 개의 분자 예를 들어 수개의 tRNA 분자들 또는 tRNA와 rRNA 두 가지 종류의 분자들을 가지고 있다. rRNA는 긴 분자 상태에서 단순히 특정 효소들에 의해 잘라져서 만들어진다. 그러나 tRNA는 1차 전사체의 절단 과정에 더하여 여러 염기가 화학적으로 변형되어 생기게 된다.