분자유전학실험실 (단국대학교 분자생물학과)



 이성욱 ( 2014-09-19 15:25:35 , Hit : 1697
 전령 RNA에서의 슈도유리딜화

http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?cn=GTB2014090545&service_code=03  
KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-09-19    
      
이른바 분자 생물학에 있어 중심설은 DNA가 단백질을 만드는 RNA를 만든다는 것으로 살아있는 생물체에서 유전정보가 해독되고 번역되는 방법을 단순화시켜 설명한 것이다. 물론 실제로 이 과정은 이중 나선 구조를 공동으로 발견한 노벨상 수상자 크릭(Francis Crick)이 60여 년 전에 처음으로 연결시킨 개요(schema)보다 훨씬 더 복잡하다. 우선, 여러 유형의 RNA가 있고, 그 중 세 가지 전령, 운반, 리보솜 RNA(mRNA, tRNA, rRNA)는 적절한 단백질 생성에 꼭 필요하다. 더욱이, 전사라고 하는 과정 동안 합성된 RNAs가 연이어 변화되기도 하는데, 이를 “전사 후 변형(post-transcriptional modifications)”이라고 한다.

RNA 변형과 같은 많은 변화들이 수년에 걸쳐 확인되고 있고, 그런 변화의 다수에 대한 기능과 의미가 아직 밝혀지지 않고 있다. 가장 일반적인 전사 후 변형은 슈도유리딜화(pseudouridylation)이고, 이 변형 동안 RNA 뉴클레오티드 중 U (유리딘)에 화학적 변화가 일어나 슈도유리딘(pseudouridine, ψ)이 된다. 지금까지 ψ이 tRNA, rRNA나 snRNA 에서는 많이 발견되었지만, mRNA에는 존재하지 않은 것으로 생각되었다.

화이트헤드연구소(Whitehead Institute) 등의 연구자들은, 파이-쎅(ψ-seq)라고 하는 정교한 고성능 시퀀싱 기술의 활용으로, mRNA에서 자연적으로 슈도유리딜화가 실제로 일어난다는 것이 확인되는 종합적이고 고해상의 ψ 자리 지도(mapping)를 만들었다. 이 다소 놀라운 발견 그리고 이 발견에 이르게 된 새로운 방법이 학술지 Cell 의 인터넷 판에 이번 주 실렸다.

이번의 새로운 접근은 이 변형을 측정할 수 있는 더 우수하고 더 정량적인 방법으로, 그 자체로도 흥미롭다는 것이 이번 논문의 공동 제1저자 번스테인(Douglas Bernstein) 박사의 말이다. 그리고, mRNA에서의 변형이 발견된 것은 예기치 못한 보너스였다고 한다. mRNA의 수십 곳에서 슈도유리딜화의 발견에 이어, 이 연구팀은 이 변형의 기능적 역할을 밝히기로 했다.

슈도유리딜화는 슈도유리딘 합성효소(pseudouridine synthases, PUS)로 알려진 효소에 의해 촉매된다는 지식을 바탕으로, 정상적인 야생의 효모 균주와 PUS가 제거된 돌연변이 간에 mRNA 슈도유리딜화에서의 차이점이 분석되었다. 흥미롭게도, 돌연변이 균주가 아니라 정상 균주에서 열 충격(heat shock)으로 mRNA 슈도유리딜화 자리의 수가 극적으로 증가했다.

더욱이 이 연구팀은 슈도유리딜화된 유전자들이 변형된 균주에 비해서 야생형 균주에서 약 25% 더 높은 수준으로 발현된다는 것을 확인했다. 결론적으로, 이번 발견은 효모에서 열 충격으로 생물체에 유익한 결과, 아마도 불리한 상황에서 mRNA의 안전성 증가로 이어질 수 있는 역동적인 슈도유리딜화 프로그램이 활성화된다는 것을 의미한다.

이번 연구로 효모에서 슈도유리딜화의 역할에 대한 윤곽이 드러나기 시작했으며, 아울러 이번 연구의 방법과 발견은 사람의 경우에서도 의미가 있는 것으로 보인다. 이번 연구의 일부로서, 사람의 세포 주에 대해서도 ψ-seq이 이루어졌고, 사람과 효모 간에 mRNA 슈도유리딜화 자리에서 현저한 유사성이 확인되었다. 특히, 암과 골수 부전으로 진행되기 쉬운 특성이 있는 선천성 각화이상증(dyskeratosis congenital)을 비롯한 다수의 사람 질환이 PUS 유전자에서의 돌연변이와 관련이 있는데, 이는 ψ-seq이 인체 병리에 있어 RNA 슈도유리딜화의 의미를 밝히는데 이용될 수도 있다는 의미이다.


http://www.eurekalert.org/pub_releases/2014-09/wifb-sdr091514.php







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