전사 종결

RNA 중합효소가 전사 단위의 끝을 인식하고, 합성을 중단하며, 완성된 RNA와 중합효소 자체를 주형으로부터 방출하는 방법.

Definition

전사 종결은 RNA 중합효소가 특정 종결 신호에 반응하여 전사 단위의 끝에서 RNA 합성을 중단하고, 완성된 전사체와 중합효소 모두를 DNA 주형으로부터 방출하는 과정입니다.

Scope

이 주제는 전사를 종결시키는 신호와 메커니즘을 다룹니다. 박테리아에서는 RNA 헤어핀과 폴리유리딘(poly-uridine) 서열에 의해 유도되는 내재적(인자 비의존적) 종결과 Rho-의존적 종결을 대조합니다. 진핵생물에서는 단백질 코딩 유전자의 종결을 3'-말단 절단 및 폴리아데닐화(polyadenylation)와 연관시킵니다. 종결은 전사의 마지막 단계로 다루며, 방출된 전사체의 성숙은 RNA 가공(RNA processing)에서 다룹니다.

Core questions

• RNA 중합효소에게 멈추라고 지시하는 신호는 무엇인가요?
• RNA 헤어핀은 박테리아에서 어떻게 인자 비의존적 종결을 유발하나요?
• Rho 인자는 Rho-의존적 종결에서 어떤 역할을 하나요?
• 진핵생물 유전자의 종결은 3'-말단 가공과 어떻게 연결되나요?

Key theories

내재적 (인자 비의존적) 종결

생성 중인 RNA의 자가 상보적 서열이 안정적인 헤어핀으로 접히고, 그 뒤에 유리딘 서열이 이어져 신장 복합체를 불안정하게 만들고 중합효소가 보조 단백질 없이 전사체를 방출하게 합니다.

인자 의존적 종결

Rho-의존적 종결에서 Rho 단백질은 RNA에 결합하여 RNA를 따라 이동하며 중합효소를 따라잡아 해리시키고, 진핵생물 종결은 전사체의 절단 및 폴리아데닐화와 연결됩니다.

Mechanisms

박테리아의 내재적 종결에서는 GC-풍부 역반복 서열의 전사가 유리딘(uridine)이 풍부한 부분 바로 상류에 RNA 헤어핀을 생성합니다. 약한 rU–dA 혼성체와 헤어핀은 일시 정지된 신장 복합체를 불안정하게 하여 중합효소와 RNA를 방출합니다. Rho-의존적 종결에서는 Rho 헬리카제(helicase)가 인식 부위에서 RNA에 결합하여 중합효소 쪽으로 이동하며, 그 활성을 사용하여 하류의 정지 지점에서 복합체를 해리시킵니다. 진핵생물의 단백질 코딩 유전자에서는 폴리아데닐화 신호의 인식이 전사체의 절단을 유발하고, 관련 인자를 통해 궁극적으로 중합효소를 방출합니다.

Clinical relevance

정확한 종결 실패는 질병과 관련된 비정상적이거나 읽힘-통과(read-through) 전사체를 생성할 수 있으며, 종결 기계는 유전자 조절과 관련하여 연구됩니다. 이는 중요성으로 제시되며, 임상적 지침은 아닙니다.

History

1960년대와 1970년대의 박테리아 전사 연구는 내재적 종결과 Rho-의존적 종결을 구별했으며, 이후 연구는 진핵생물 종결을 3'-말단 가공 기계와 연결하여 오늘날 가르치는 이중 그림을 만들어냈습니다.

Key figures

• Jeffrey Roberts
• Peter von Hippel

Seminal works

• watson2013
• lodish2016

Frequently asked questions

박테리아와 진핵생물은 전사를 같은 방식으로 종결하나요?

완전히 같지는 않습니다. 박테리아는 내재적 헤어핀 유도 종결과 Rho-의존적 종결을 사용하는 반면, 진핵생물의 단백질 코딩 유전자 종결은 절단 및 폴리아데닐화와 연결됩니다.

종결자(terminator)란 무엇인가요?

전사체 또는 그 맥락이 중합효소에게 멈추라고 신호를 보내는 DNA 서열입니다. 박테리아에서는 종종 유리딘이 풍부한 서열이 뒤따르는 RNA 헤어핀을 암호화합니다.