진핵생물의 mRNA

진핵생물의 mRNA

전령RNA

진핵생물의 mRNA에서는 광범위한 가공 작업이 일어납니다. 이러한 변형으로는 5'말단에서 일어나는 캡구조 형성, 3'말단에서 일어나는 폴리아데닐화 그리고 암호화 서열의 스플라이싱등이 있습니다. 이런 가공과정은 원핵생물의 mRNA 합성에서는 일어나지 않습니다.

 

진핵생물의 mRNA의 5'말단의 캡구조는 N-7 위치하는 구아닐산 잔기에 메틸화가 일어나 있습니다. 이 변형된 구아닐산 잔기는 그 옆의 잔기에 5'-5' 3인산 결합으로 붙어 있습니다.

mRNA 캡구조

그 옆의 잔기에 있는 라이보실 부분의 2'-수산기는 종종 메틸화되며, 그 다음으로 가장 가까운 염기에서도 종종 메틸화가 일어납니다. mRNA가 핵을 떠나기 전에, 메시지의 3' 말단에 폴리아데닐산 꼬리가 부가됩니다. 꼬리가 존재하기 때문에, mRNA를 분해하는 뉴클리에이스와 탈인산효소의 작용으로부터 mRNA가 보호된다고 생각됩니다. 이런 관점에 따르면, 실제의 메시지를 포함하고 있는 분자 부위가 공격받기 전에 아데닐산 잔기들이 공격을 받아 떨어져 나가게 될 것입니다. 또한 5' 캡구조가 존재하는 것도 엑소뉴클리에이스의 분해 작용으로부터 mRNA를 보호합니다.

 

원핵생물의 유전자들은 연속적입니다. 즉, mRNA 염기서열로 바뀔 때에는 연속적인 원핵생물 유전자의 모든 염기쌍들이 다 mRNA로 반영되어 나타납니다. 진핵생물 유전자들은 반드시 연속적이지는 않습니다. 즉, 진핵생물 유전자들 내에는 종종 개재서열이 중간에 포함되어 있는데, 이 염기서열은 mRNA의 최종 염기서열에 나타나지 않아서 유전자 산물로 만들어지지 않습니다. 발현되는 DNA 서열을 엑손이라고 부릅니다. 발현되지 않는 개재서열을 인트론이라고 합니다. 이런 유전자들을 종종 분할된 유전자라고 부릅니다. 진핵생물 유전자의 발현은 유전자의 전사뿐만 아니라 1차 전사체가 최종 형태로 가공되는 과정을 함께 포함한 것입니다. 유전자가 전사될 때에, mRNA 전사체는 번역되지 않는 5', 3' 말단과 초록색으로 표시된 몇 개의 인트론들을 포함하고 있습니다. 인트론들이 제거되고 엑손들이 함께 연결됩니다. 폴리-A 꼬리와 7-mG 캡이 3' 말단과 5' 말단에 각각 부가되어 성숙한 mRNA가 만들어집니다.

 

일부 유전자들은 극소수의 인트론을 가지고 있는 반면에, 인트론을 많이 가지고 있는 유전자도 있습니다. 근육 단백질인 액틴의 유전자에는 인트론이 1개 있고, 헤모글로빈의 알파와 베타 사슬 유전자에는 모두 2개, 라이소자임 유전자에는 3개가 있는 등등, 하나의 유전자에 50개까지 있는 것도 있습니다.

 

이처럼 스플라이싱이 많이 일어나야 되므로, 스플라이싱 메커니즘음 대단히 정확해야만 합니다. 엑손들이 인트론에 의해 분리되어 있긴 하지만 유전자 안에 올바른 순서대로 놓여 있기 때문에, 스플라이싱이 약간은 쉽게 일어납니다. 또한, 1차 전사체의 스플라이싱은 일반적으로 생물체의 모든 조직들 내의 동일한 위치에서 일어납니다.

 

이런 현상에 대해 예외가 되는 주요한 경우가 있는데 면역글로불린에서 일어나는 스플라이싱입니다. 이 경우에는 mRNA가 스플라이싱 되는 방식이 여러 가지고 있으므로 항체 다양성이 유지됩니다. 지난 몇 년 동안 선택적 스플라이싱에 의해 만들어진 진핵생물 단백질들이 더 많이 발견되어 왔습니다. 이러한 선택적 스플라이싱의 필요성은 인간유전체사업의 예비 자료로 증명되어 있습니다.

-출처- Biochemistry 라이프사이언스 생화학 편 발췌