스플라이싱 반응

스플라이싱 반응

올가미형과 스너프

개재서열의 제거는 핵에서 일어나는데, 이때 핵에서는 RNA가 한 세트의 핵 단백질들과 결합하여 라이보핵단백질 입자들을 형성합니다. RNA가 생성될 때 이 단백질들이 RNA와 상호작용을 하여, 다른 단백질들과 효소들이 접근할 수 있는 형태로 유지됩니다. 스플라이싱의 기질은 캡구조가 형성되어 있으며 폴리아데닐화 되어 있는 선구-mRNA입니다. 스플라이싱이 일어나려면 인트론의 5'과 3' 말단이 절단되어 떨어져 나가고, 두 말단이 연결되어야 합니다. 이렇게 생성된 mRNA의 염기서열을 읽는 틀이 바뀌지 않도록, 이 과정은 아주 정확하게 이루어져야만 합니다. 고등 진핵생물에서는 이 과정을 위해 특정한 염기서열이 스플라이싱 부위를 만들고 있는데, 인트론의 5' 말단에는 GU가 있고 3' 말단에는 AG가 있습니다.

 

mRNA 전구체의 스플라이싱

인트론 안에 있는 분지 부위도 또한 보존된 염기서열을 갖고 있습니다. 이 부위는 3' 스플라이싱 부위로부터 상류 부위로 18~40개의 염기만큼 떨어져서 발견됩니다. 고등진핵생물의 분지 부위 염기서열은 PyNPyPuAPy인데, 여기서 Py는 모든 종류의 피리미딘, Pu는 모든 종류의 푸린을 나타냅니다. N은 아무 뉴클레오타이드나 다 될 수 있고, A는 불변입니다.

 

스플라이싱이 어떻게 일어나는지는 상단 그림을 참고하면 됩니다. 인트론의 5' 말단에 언제나 존재하는 G가 고리 모양으로 되감겨서 분지점에 있는 불변의 A와 가까이 접족하게 됩니다. A에 있는 2' 수산기가 5' 스플라이싱 부위에 있는 포스포다이에스터 골격에 대해 친핵성 공격을 하여, 올가미 구조가 형성되고 엑손 1이 방출됩니다. 그 다음에 엑손의 3' 말단에 있는 AG가 3' 스플라이싱 부위에 있는 G에 대한 동일한 친핵성 공격을 하여 2개의 엑손이 융합됩니다. 이런 올가미구조는 본래 불안정하여 곧 직선형으로 되지만, 전자현미경으로 관찰이 가능합니다.

 

스플라이싱이 일어날 때에는, 이 과정을 매개하기 위해서 핵의 소형 라이보핵단백질도 필요합니다. 이 snRNP는 mRNA, tRNA, rRNA와는 별개로 네 번째의 기본형 RNA입니다. 그 이름에서 알 수 있듯이 snRNP는 RNA와 단백질을 모두 갖고 있습니다. 고등 진핵생물의 경우, RNA 함량은 약 100~200 뉴클레오타이드 정도이며 단백질은 10가지 이상이 포함되어 있습니다.

 

어떤 snRNP는 진핵세포 내에 100,000벌 이상 존재하므로, snRNP는 가장 양이 많은 유전자 산물 중의 하나입니다. 이것들은 유리딘 잔기를 많이 갖고 있기 때문에 U1, U2와 같은 이름이 붙여졌습니다. 또한 snRNP는 내부에 공통 염기서열 AUUUUUG도 가지고 있습니다. 스플라이싱 될 RNA에 snRNP가 결합하면, snRNP와 분지 부위 사이에 그리고 snRNP와 스플라이싱 부위 사이에 존재하는 상보적인 지역을 통해 스플라이싱 됩니다.

 

실제의 스플라이싱에는 스플라이소솜이라 불리는 50~60S 크기의 입자가 관여되어 있는데, 이 스플라이소솜은 크기가 라이보솜과 유사하며 여러 개의 소단위체로 되어 있는 커다란 입자입니다. 몇 가지 다른 snRNP들이 관여되어 있는데, 이것들은 복합체에 부가되는 순서가 있습니다. 이것들의 스플라이싱에서의 역할 이외에도, 어떤 snRNP들은 전사의 신장 과정을 촉진하는 것으로 밝혀졌습니다.

 

일부 RNA들은 자기 자신의 자가-스플라이싱을 촉매할 수 있다는 것이 현재 널리 알려져 있습니다. 라이보핵단백질이 관여되어 있는 현재의 과정은 RNA의 자가-스플라이싱으로부터 진화되었다고 보아도 무방합니다. 두 과정 사이에 중요한 유사점이 있는데, 두 과정은 모두 스플라이싱 되는 부위들이 함께 모이게 만드는 올가미 구조 메커니즘을 통해 진행된다는 점입니다.

-출처- Biochemistry 라이프사이언스 생화학 편 발췌