RNA 전사체 처리 및 스플라이싱

미성숙한 1차 전사체가 어떻게 캡핑되고, 스플라이싱되며, 꼬리가 붙어 성숙한 전령 RNA가 되는지, 그리고 대안적 스플라이싱이 어떻게 유전체의 단백질 생산량을 확장하는지 설명합니다.

Definition

RNA 처리는 1차 전사체를 성숙시키는 일련의 변형으로, 주로 5' 캡 추가, 스플라이싱에 의한 인트론 제거, 그리고 3' 절단 및 폴리아데닐화를 포함합니다. 스플라이싱은 스플라이소좀에 의해 수행되는 인트론의 정밀한 절제와 엑손의 연결입니다.

Scope

이 주제는 진핵생물의 1차 전사체를 기능적인 mRNA로 전환시키는 전사 중 및 전사 후 변형을 다룹니다: 5' 캡핑, 스플라이소좀에 의한 인트론 제거 및 엑손 연결, 그리고 3' 절단 및 폴리아데닐화. 또한 단백질 다양성의 원천으로서 대안적 스플라이싱도 다룹니다. 비암호화 RNA의 처리는 언급되지만, RNA 생물학 영역에서 더 자세히 다루어집니다.

Core questions

• 진핵생물 유전자가 인트론에 의해 왜 중단되며, 이들은 어떻게 제거됩니까?
• mRNA의 말단을 보호하고 정의하는 변형은 무엇입니까?
• 스플라이소좀은 엑손-인트론 경계를 어떻게 정확하게 인식합니까?
• 대안적 스플라이싱은 어떻게 하나의 유전자가 여러 단백질을 암호화하도록 합니까?

Key theories

분할 유전자 조직(Split-gene organisation)

진핵생물의 단백질 코딩 서열은 인트론에 의해 중단되는데, 이 인트론은 전사되지만 성숙 mRNA에서는 제거됩니다. 이 발견은 유전자와 최종 전사체가 공선형이 아니라는 것을 확립했습니다.

다양성 생성자로서의 대안적 스플라이싱

동일한 1차 전사체로부터 엑손의 다른 조합을 연결함으로써, 대안적 스플라이싱은 단일 유전자가 여러 개의 구별되는 단백질을 지정할 수 있도록 하여 프로테옴 복잡성을 크게 확장합니다.

Mechanisms

전사가 진행됨에 따라, 생성되는 전사체는 변형된 5' 캡을 받아 보호되며 이후 단계를 돕습니다. 인트론은 스플라이소좀에 의해 제거되는데, 이는 스플라이스 부위 서열을 인식하고 인트론 말단을 함께 모으며, 인트론을 올가미(lariat) 형태로 절제하고 인접한 엑손을 연결하는 두 가지 전이에스테르화 반응을 촉매하는 작은 핵 리보핵단백질(small nuclear ribonucleoproteins) 복합체입니다. 3' 말단은 폴리아데닐화 신호(polyadenylation signal)에서의 절단에 이어 폴리(A) 꼬리(poly(A) tail)의 추가에 의해 생성됩니다. 대안적 스플라이스 부위의 조절된 사용은 하나의 전사체로부터 다른 성숙 mRNA를 생성합니다.

Clinical relevance

스플라이스 부위 또는 스플라이싱 인자를 방해하는 돌연변이는 수많은 유전 질환을 유발하며, 일부 질환에 대해서는 스플라이싱 지향 치료법이 개발되었습니다. 이는 임상 지침보다는 중요성으로 제시됩니다.

History

1977년 Sharp와 Roberts 연구팀에 의한 분할 유전자(split genes)의 발견은 유전자와 mRNA가 공선형(colinear)이라는 가정을 뒤엎고 스플라이싱 연구를 시작하게 했습니다. 이후 스플라이소좀과 대안적 스플라이싱이 특성화되었으며, 이 연구는 1993년 노벨 생리의학상으로 인정받았습니다.

Key figures

• Phillip Sharp
• Richard Roberts

Seminal works

• berget1977
• lodish2016

Frequently asked questions

인트론과 엑손의 차이점은 무엇입니까?

인트론은 스플라이싱 과정에서 1차 전사체에서 제거되는 개재 서열(intervening sequences)이며, 엑손은 성숙 mRNA에서 유지되고 함께 연결되는 부분입니다.

5' 캡이 왜 중요합니까?

이는 mRNA를 분해로부터 보호하며, 메시지를 내보내고 나중에 번역하는 기구에 의해 인식됩니다.