분자유전학실험실 (단국대학교 분자생물학과)



 이성욱 ( 2008-01-24 15:08:20 , Hit : 5434
 잘못 만들어진 mRNA는 어떻게 없어지나?

KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2008-01-22

실수 없는 사람은 없다. 마찬가지로 세포내 각종 작용도 항상 오류를 수반하고 있다. 하지만 세포내 각종 조직은 오류가 있는 만큼 그 오류를 수정하기 위한 다양한 기전도 함께 가지고 있다. 어떤 학자들은 노화나 암 발생 또한 결국 이러한 세포 내 오류를 적절하게 교정할 수 있는 기전이 망가진 결과 때문이라고 생각하고 있다. 이러한 오류 수정 기전에 대하여 가장 중요하면서도 널리 연구되어지고 있는 분야는 바로 DNA-RNA-단백질로 연결되는 유전 정보 발현에 관한 오류와 오류 수정 분야이다.

널리 알려진 것과 같이 인간은 유전 정보가 담긴 유전자라고 알려진 DNA 를 가지고 있으며 이 DNA가 RNA로 바뀌고 몇번의 과정을 거친 다음 결국 단백질이 되어 세포내 기능을 하게 된다고 알려져 있다. 문제는 이렇게 유전 정보가 담겨 있는 DNA에서 최종 산물인 단백질로 되는 과정 과정마다 오류의 가능성이 수반되며 이들 오류는 그 정도에 따라 인체의 각종 오류 수정 기전에 의해 다시금 교정되는 절차를 거치게 된다.

1월 18일, 분자세포(Molecular Cell)에 발표된 미국 케이스웨스텐리저브대 연구진은 흔히 Nonsense mRNA 제거(decay)로 알려진 잘못 만들어진 RNA가 어떻게 제거되는지에 대한 기존의 연구 결과를 뒤업는 새로운 사실을 "Nonsense-Mediated mRNA Decay in Yeast Does Not Require PAB1 or a Poly(A) Tail"란 제목으로 발표하여 주목을 받고 있다.

DNA에서 RNA로 전사되는 과정은 몇번의 확인 과정에 의해 정확한 전사가 일어나도록 유도되지만 아주 드물게 DNA정보가 RNA로 완벽하게 전달되지 않고 잘못된 정보가 RNA로 전해지기도 한다. 이렇게 잘못 만들어진 RNA의 대표적인 경우로 nonsense mRNA로 단백질이 계속해서 만들어져야 할 부분에 단백질 생성을 끝내라는 신호인 STOP 코돈이 들어갈 경우가 있다. 이런 잘못된 단백질이 만들어질 경우 정상 단백질보다 길이가 훨씬 짧은 비정상의 단백질이 만들어지게 되며 그 결과 잘못된 신호를 만들어 세포내 정상 활동을 교란하게 된다. 물론 잘못 생성된 단백질을 제거하는 세포내 기전 또한 존재하지만 불필요한 단백질을 만드는 것은 일종의 낭비이기 때문에 세포는 이렇게 STOP 코돈이 중간에 끼여 들어간 비정상 RNA를 단백질로 변환시키기 전에 이를 제거하는 기전을 가지고 있는데 이 기전을 nonsense mRNA decay(NMD)라고 일컫는다.

NMD는 가장 기본적인 세포내 교정 기전의 하나이므로 그간 많은 연구진에 의해 어떻게 NMD가 조절되는지 많은 연구가 이루어져 왔다. 그 중 가장 궁극적인 질문 중 하나는 어떻게 세포는 정상 mRNA과 STOP 코돈이 중간에 끼어들어간 mRNA를 구별할 수 있는가 하는 질문이였다. 그 이유는 정상 mRNA 또한 무한정 길이의 단백질을 만드는 것이 아니라 단백질을 그만 만들라는 STOP 코돈을 가지고 있기 때문이다. 즉 둘다 STOP 코돈을 가지고 있는데 어떻게 하여 하나는 사라지고 하나는 그대로 남아서 단백질로 변환될 수 있는가가 이 분야의 핵심 연구 주제였다.

그 과정에서 나온 이론이 이른바 "faux 3` UTR" 가설이다. 이 이론에 따르면 mRNA는 UTR(UnTranslted Region)이라 불리는 단백질로 변환되지는 않지만 다양한 정보가 담겨져 있는 부분을 포함하고 있는데 앞쪽에 있는 부분을 5`UTR, 말단 부분에 있는 부분을 3`UTR이라고 한다. 특이한 점은 3`UTR부분은 아데노신이 몰려 있는 특징적인 구조를 보이는데 이를 poly-A-tail(pA)이라고 부른다. 연구진은 그동안 pA에 존재하는 여러 단백질 중 pA를 안정화시키는 pA 결합 단백질인 PAB1의 기능에 주목해 왔었다. PAB1이 pA에 결함으로써 PAB1과 mRNA에 존재하는 STOP 코돈의 거리를 계산할 수 있으며 따라서 STOP 코돈이 어느 위치에 있어야 정상적인 mRNA인지 알 수가 있다는 것이다.

하지만 이번 연구는 이러한 기존의 가설을 보기좋게 뒤업고 있다. 효모를 이용한 실험에서 베이커 박사는 PAB1가 없음에도 불구하고 완벽하게 NMD가 이루어짐을 보여준 것이다. 이러한 결과는 pA의 기능과 이에 결합하는 PAB1의 기능에 촛점이 맞추어진 기존의 연구 결과가 정설로 받아들어지기엔 아직 이르다는 점을 암시한다고 연구진은 주장하고 있다. 어떤 다른 세포내 기전이 존재하고 있는지 추가 연구가 주목된다.








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