mRNA

생물의 는 등의 예외를 제외하면 DNA에 저장된다. 한편 생물의 성육과 생명유지에 있어 중심적인 역할을 하고 있는 것은 단백질이지만 DNA에서 단백질으로의 유전정보의 변환은 소위 중앙원리(central dogma):DNARNA단백질로 표시되는 바와 같이 RNA를 매개로해서 일어난다. 이 유전정보를 단백질에 변환하는 기능을 맡고 있는 것이 mRNA라는 RNA이며 그 밖의 기능을 가진 rRNA, tRNA, snRNA와 구별된다. mRNA는 에서는 DNA 상의 프로모터를 식별해서 결합하는 RNA 중합효소에 의해 오페론 단위로 전사한다.

의 mRNA는 종류에 따라서는 트로닉(다낭성) mRNA(하나의 mRNA 내에 복수개의 단백질을 코드하는)로서 전사한다. 한편 의 세포에서도 의 DNA 염기배양을 RNA 중합효소Ⅱ가 식별하는 것은 같으나 프로모터를 구성하는 요소의 종류는 많고 복잡하다. 이외에도 CCAAT motif, GC motif 등의 조합으로 구성되는 프로모터에서의 전사는 또한 의 근처에 배치되는 인헨서나 사이렌서라는 DNA배열에 의한 제어를 받아, 나 세포의 기능에 관계한 유전자의 특이적 발현이 일어난다.

전사된 mRNA는 원핵세포에서는 그대로 전사의 종료를 기다리지 않고 리보소옴이 Shine-Dalgarno 염기배열(SD배열)을 인식하여 결합하고 tRNA의 작용 등을 통하여 단백질으로의 번역을 하게 된다. 진핵세포에서는 mRNA의 5′측에는 모자구조가 부가되고 mRNA 전구체에서 개재배열부분이 스플리싱에 의해 제거되어 부분만이 연결된 형태가 되며 더욱이 3’말단에 폴리(A)n 가 부가된 후에는 성숙 mRNA으로서 핵 내에서 로 이행한다. 여기서 비로소 리보소옴이 결합하여 단백질합성이 개시하게 된다.

원핵세포에서의 mRNA의 수명은 짧아 수분내지 수십 분으로 보고 있다. 또, 세포의 분열에 소요되는 시간도 짧으므로 단백질량의 조절은 주로 mRNA의 전사수준에서 일어난다. 그러나 진핵세포의 분열시간은 길며 또 mRNA도 비교적 안정하여 수시간 내지 수 일간의 수명을 갖는다. 이 때문에 진핵세포의 단백질량의 조절은 주로 전사억제인자에 의한 전사수준에서의 조절에 의해 이루어지지만 그 밖에도 mRNA의 안정성의 변화나 mRNA에서 단백질합성의 수식에 의한 합성개시 속도의 저하 등 복잡한 장치에 의거하고 있다.

의 mRNA는 이 발전함에 따라 특정한 기능을 가진 단백질의 유전자를 클로닝하는데 매우 적합한 재료가 되었다. 즉 다른 RNA에 비하면 폴리(A)n(→ )이라는 특수한 구조를 가지고 있기 때문에 oligo(dT)cellulose 칼럼 등으로 특이적인 농축이 가능하다. 이 방법에 의하면 세포내에 수% 밖에 포함되지 않았던 mRNA를 쉽게 농축할 수 있다.

그리고 H. M Temin 등에 의해 발견된 의 사용으로 mRNA로부터 용이하게 cDNA의 합성이 가능하게 되었는데, 이 cDNA 클로닝법의 확립은 분자 의 발전을 일으킨 하나의 원동력이라고 해도 과언이 아니다. mRNA를 취급하는 실험에서는 RNase에 의한 분해를 피하기 위한 세심한 주의가 필요하다. RNase는 이 작은 안정된 효소이기 때문에 기구나 손 끝으로 부터의 RNase의 혼입을 막는 것이 중요하다.

현재 원핵세포나 또는 진핵세포에서도 에서 DNA부터 mRNA으로의 전사는 쉽게 진행시킬 수 있다. 그리고 특히 진핵세포의 mRNA 전사의 억제를 찾기 위해 HeLa cell에서의 추출액을 기본으로 여기에 각종의 핵 단백질분획을 첨가한 재구성계에서 프로모터나 인헨서의 기능을 조사하는 연구가 급속히 진행되고 있다. 한편 in vitro에서 mRNA에서의 단백질합성도 소맥배아 추출액이나 토끼 추출액을 사용하는 계에서도 간단히 시행할 수 있다.