[왓슨 분자생물학] 13장 전사기작 -1
13.0 전사기작
- 단백질 분자의 기능은 20개 아미노산 서열에 의해 결정
- RNA splicing : RNA 전사체가 잘린 후 이어맞추는 과정
- 하나의 유전자에서 여러개 RNA 복사체가 만들어질 수 있다. 하나만 만들 수도 있다. (조절)
1. DNA 염기서열의 일부분만 RNA로 전사
- RNA는 단일가닥 사슬. 다양한 형태로 접힐 수 있다. 접힘구조 조절과 촉매기능도 수행
2. 전사는 DNA 가닥에 상보적 RNA를 만든다.
- RNA pol은 새 리보뉴클레오티드를 RNA 사슬에 공유결합으로 연결
- RNA 가닥은 RNA 사슬이 방출되고 DNA 사슬이 다시 형성된다.
- DNA 한 가닥만 전사되기 때문에 RNA는 단일가닥. DNA 이중가닥을 풀어야 함
- RNA pol은 뉴클레오티드를 연결하여 RNA 사슬의 당-인산 골격을 형성하는 인산디에스테르 결합 촉진
- DNA에서 RNA가닥이 즉시 방출. DNA 복제보다 빠르다.
- 프라이머 없이도 RNA 합성(전사) 가능
3. 여러 종류의 RNA를 만든다
- mRNA, rRNA, tRNA(유전자 활성조절). 다른 non coding RNA → RNA splicing, 유전자조절, 텔로미어 유지 등
- rRNA 원핵 : 23S, 16S, 5S
진핵 : 28S, 18S, 5.8S, 5S
4. DNA 신호가 RNA pol의 전사 개시 및 종결위치를 알려준다
- RNA pol 이 전사개시 인식하는 방법은 원핵, 진핵 다르다
- 원핵 RNA pol 은 DNA와 무작위적으로 충돌하면서 약하게 결합 → 프로모터를 만나면 단단히 결합 → 프로모터의 이중나선을 열어 이중 한 가닥을 주형으로 사용 (종결자리 만나야 정지. RNA 방출 5‘→3’)
- 시그마인자 : DNA의 프로모터를 인지하도록 돕는다 (RNA pol-프로모터 서열)
- 프로모터 : RNA pol 결합부위. 프로모터의 극성이 DNA의 어느가닥을 주형으로 할 지 골라줌
중합효소가 한 방향으로만 결합하게 한다. (전사시작점 앞에 2종류 nt 서열이 위치 정해줌)
5. 진핵세포 유전자의 전사개시는 복잡한 과정으로 이루어진다.
1) RNA pol 에 차이가 있다
- 3가지 RNA pol 이 있다. RNA pol I, II, III
- RNA pol II : 모든 단백질 암호화 유전자, miRNA 유전자, 다른 non coding RNA 전사
- RNA pol I : 대부분의 rRNA 유전자 전사
- RNA pol III : tRNA 유전자, 5S rRNA 유전자, 다른 작은 RNA 유전자 전사
2) RNA 중합효소에 보조단백질 필요
- 원핵 RNA pol 는 시그마 단위체와 함께 스스로 전사
- 진핵 RNA pol 는 많은 보조단백질 필요 (보편전사인자) 전사시작 전에 프로모터에서 중합효소와 결합되어야 함
3) 전사조절기전이 정교
- 원핵 유전자들은 DNA상에 서로 가깝게 자리해서 전사가 일어나지 않는 DNA는 짧다
- 진핵 유전자들은 넓은 구역에 위치해서 매우 다양한 조절 DNA 서열에 의해 조절
4) 진핵세포 DNA는 잘 포장되어있다
- 전사개시도 DNA가 뉴클레오솜, 염색질로 포장되는 것이 필요
6. 진핵세포의 RNA pol 은 보편전사인자가 필요
- RNA pol II는 원핵과 달리 스스로 전사 불가. 보편전사인자가 프로모터에 조립되는 과정 필요
→ 이후에 프로모터를 인식하고 RNA pol II 가 위치 → 이중가닥 분리하여 전사시작
- 진핵세포의 전사인자는 TATA 부위에 결합 → TFIID는 DNA 이중나선에 뒤틀림을 일으켜 전사인자가 결합하게 도와준다
- TATA는 전사개시점에서 25nt 만큼 떨어져 있다. TFIID가 TATA에 결합하면 다른 전사인자들이 조립되어 전사개시복합체를 형성. (TFIID는 자리잡아주는 역할. RNA pol 도 있음. 전사시작전에 RNA pol 이 방출되어야 함)
- 전사 마무리되면 RNA pol II 방출. 인산은 단백질 탈인산화효소에 의해 떨어진다
→ RNA pol II 탈인산화 형태만 RNA 합성 시작 가능
7. 진핵세포의 RNA는 핵에서 가공된다.
- 원핵 DNA는 세포질에 노출되어 mRNA 합성 시작되면 즉시 단백질 합성도 시작
- 진핵 DNA는 전사는 핵, 단백질 합성은 세포질의 리보솜에서 일어난다. 핵 밖으로 RNA가 수송되어야 해서 크기 작아야함 (RNA splicing, Capping, poly A tail)
8. 진핵세포의 암호유전자는 인트론으로 불리는 비암호화 서열에 의해 끊겨있다.
- 인트론에는 pre-mRNA에서 제거되어야 할 신호를 주는 서열이 있다
→ 이들 서열지시를 받아 스플라이싱 기구가 A 뉴클레오티드와 반응 (splicing)
- 스플라이싱은 RNA자체가 사용된다 (snRNA)
- snRNA는 단백질과 결합하여 snRNP(시넙스)를 형성 → snRNP는 스플라이싱 서열 인식과 스플라이싱 화학반응에 참여 (어디를 잘라야할지 신호를 줌)
- 스플라이싱 후 핵공을 통해 세포질로 방출
9. 성숙한 mRNA는 핵 밖으로 수송된다.
- 핵공복합체가 관문역할. 성숙한 mRNA만 선택적으로 이동시킴
- poly A 결합단백질, 캡 단백질, 스플라이싱 mRNA 결합 단백질은 mRNA가 준비됐는지 확인
참고문헌 : Watson. (2014). 왓슨 분자생물학(7판). (주)바이오사이언스출판