긴 비암호화 RNA
[ Long noncoding RNA ]
긴 비암호화 RNA (long ncRNA, lncRNA)는 단백질로 번역되지 않는 비암호화 RNA 분자 중 상대적으로 길이가 긴 200 뉴클레오티드 이상의 크기를 가지는 RNA를 말한다. 긴 비암호화 RNA들은 전사 후 고차원적인 구조를 형성하여 염색체의 구조 및 유전자의 전사 과정에서 다양한 역할을 한다.
목차
발현 양상
정량적으로, 긴 비암호화 RNA는 세포 집단에서 mRNA보다 약 10배 가량 더 적은 양으로 존재하는 것으로 보인다. 대다수의 긴 비암호화 RNA는 조직 특이적으로 발현되며 발생 단계별로 특이하게 발현된다. 대뇌피질과 같이 조직 내에서도 세포 군집별로 특이적인 발현 양상을 나타내는 것으로 알려져 있다.
포유류 뿐만 아니라 식물 종에서도 긴 비암호화 RNA에 관한 연구가 많이 이루어졌다. 2015년 말에 37종의 고등 식물과 6종의 조류를 대상으로 수행한 광범위한 연구에서 약 200,000개의 비암호화 전사체를 확인하였다.
기능
수많은 긴 비암호화 RNA가 존재하지만, 상대적으로 적은 비율의 긴 비암호화 RNA의 생물학적 기능이 알려져 있다.
긴 비암호화 RNA는 전사 과정에 관여하는 다양한 구성 인자들을 통하여 전사 활성화 또는 억제를 유도하는 것으로 보고되었다 (그림 1). 예를 들어, 비암호화 RNA (noncoding RNA, ncRNA) Evf-2는 전뇌 발달과 신경 발생에 중요한 역할을 하는 호메오박스 (homeobox) 전사 인자 Dlx2의 전사활성인자로서 기능한다. 게놈 상에서 Dlx-5와 Dlx-6 사이의 매우 보존이 잘된 곳이 존재하는 Evf-2는 Shh 단백질에 의해 전사된다. 발현된 ncRNA Evf-2는 Dlx2 전사 인자를 동일한 게놈에 오도록 유도하고 Dlx-2의 표적 유전자인 Dlx-5의 발현을 활성화 시키도록 도와준다.
긴 비암호화 RNA의 기능 ()
전사를 조절하는 것 외에도, ncRNA는 전사 후 mRNA 성숙 과정에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 이러한 제어 기능은 마이크로 RNA (miRNA) 및 snoRNA와 같은 작은 조절 RNA와 마찬가지로 표적 mRNA와 상보적인 염기쌍을 통하여 이루어진다. 비번역 RNA와 mRNA 사이의 RNA 이중 가닥 형성은 번역에 관련된 인자의 결합에 중대한 영향을 미칠 수 있으며, mRNA 전처리 및 스플라이싱, 세포핵에서 세포질로의 수송, 번역 및 분해를 포함하는 전사 후 유전자 발현의 모든 단계에서 중요한 역할을 한다.
RNA가 염색질 (chromatin)의 필수 구성요소인 것으로 알려져 있었는데, 최근 염색질 변형 과정에 RNA가 관여한다는 것이 밝혀지고 있다. 예를 들어 HOTAIR라고 불리는 한 비번역 RNA는 HOXC 유전자좌에서 발현되는 것으로, 염색질의 메틸화를 향상시켜 응축된 구조를 유도한다. 응축된 구조에 의해 HOXD 유전자는 전사가 억제되는데 polycomb 단백질 복합체가 HOTAIR RNA에 의해 유전자좌로 유도된다. HOTAIR와 같은 긴 비암호화 RNA는 염색질에 결합하여 단백질 복합체가 기능을 할 수 있도록 구조적인 작용점을 지시한다고 생각된다. Suz12, EZH2 및 EED를 포함한 polycomb 복합체는 HOTAIR 뿐만 아니라 다른 유사한 비암호화 RNA와 잠재적으로 결합할 수 있는 도메인을 가지고 있다. 이러한 연구 결과는 게놈지도의 복잡성을 강조하며 특정 게놈 유전자좌로 염색질 변형 단백질들을 모이는 현상을 잘 설명해주고 있다.
최근에 긴 비암호화 RNA의 세포 생물학적 측면 외에도 다양한 질병의 발병에 기여할 수 있는 가능성에 대한 관심이 높아지고 있다. 많은 긴 비암호화 RNA가 사람의 질병, 특히 암과 관련이 있는 것으로 알려졌다. 최근 소수의 연구 결과들이 신경 질환 및 암화 과정에서 긴 비암호화 RNA의 관련성에 대한 근거를 제시하고 있다.
관련용어
전사체 (transcripts), cDNA 시퀀싱 프로젝트, 전사 조절 (transcriptional regulation), mRNA 프로세싱, 염색질 (chromatin), 판독 프레임 (open reading frame, ORF), 비암호화 전사체 (non-coding transcripts), 호메오박스 (homeobox)
참고문헌
Journal of Cell Science. 120 (Pt 16): 2755–61. (2007)
Molecular and Cellular Biology. 18 (10): 5634–42. (1998)
Science. 309 (5740): 1564–6. (2005)
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Nature Reviews Drug Discovery volume 12, pages 433–446 (2013)