비암호화 RNA

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비암호화 RNA

[ noncoding RNA ]

약어	ncRNA

비암호화 RNA (ncRNA)는 mRNA가 아닌, 단백질로 번역되지 않는 RNA 분자를 의미한다. 기능적으로 중요한 비암호화 RNA는 비교적 오래전부터 알려진 운반 RNA(tRNA)와 리보솜 RNA (rRNA)가 있으며 비교적 최근에 발견된 microRNA, siRNA, piRNA, snoRNA, snRNA, exRNA, scaRNA 등의 작은 크기의 RNA(small RNA)들과 Xist와 같은 긴 ncRNA(linc RNA)를 포함한다. 생명과학에서의 유전자 연구가 전통적으로 mRNA로 전사되는 유전자에 초점을 맞추어 왔으므로 비교적 최근에 이러한 비암호화 RNA에 대한 연구가 각광받게 되었다. 인간의 경우 정확한 숫자는 아직 알려져 있지 않으나 수천 개가 존재하리라 여겨지며, 향후 그 기능의 분석이 과학계의 중요한 연구 주제로 떠오르고 있다.

그림 1. 비암호화 RNA의 생물학적 과정에서의 역할 (출처: 위키피디아, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:NcRNAs-central-dogma.svg ), 전사(ttranscription), 스플라이싱(splicing), 스플라이시오좀(spliceosome), RNA분해효소(RNase), 리보좀(ribosome), 번역(translation), 수송(transport), 초기 단백질(nascent protein), 제 위치로 들어간 단백질(localized protein)

최초의 비암호화 RNA는 1965년 효모에서 발견된 알라닌 tRNA였으며, 이후 rRNA, snoRNA, Xist, CRISPR, microRNA, siRNA 등의 비암호화 RNA가 지속적으로 발견되었다. 그 중에서도 유전자의 발현을 줄이는데 사용되는 dsRNA에 의한 RNA 간섭(RNA interference: RNAi)현상의 발견이 예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans)을 이용한 분자유전학적 방법으로 이루어졌으며, 이를 발견한 크레익 멜로 (Craig C. Mello)와 앤드류 파이어 (Andrew Fire)는 그 공로로 2006년 노벨생리의학상을 받았다.

비암호화 RNA의 생물학적 역할

비암호화 RNA는 다양한 세포의 활동에 중요한 역할을 수행한다. 특히 DNA에서 mRNA로의 전사(transcription) 및 mRNA의 단백질로의 번역(translation)에 이르기까지의 핵산과 단백질의 다양한 기능에 여러 가지로 필수적인 역할을 수행하기 때문에 이의 기능이 잘못되는 경우 다양한 질병을 야기하기도 한다.

번역에서의 역할

번역에 필수적인 리보좀(ribosome)은 단백질과 RNA로 이루어진 거대한 복합체인데 이 중 60% 이상이 비암호화 RNA인 다양한 rRNA로 구성된다. 또한 mRNA의 서열을 읽어서 아미노산(amino acid)으로 번역하는데 중요한 역할을 수행하는 transfer RNA(tRNA)도 비암호화 RNA이다. 또한 이들 rRNA와 tRNA에 존재하는 뉴클리오티드을 변형시키는데 중요한 snoRNA도 간접적으로 번역에 중요한 역할을 수행한다.

RNA 스플라이싱

진핵 생물의 mRNA에 존재하는 인트론(intron)을 제거하는 스플라이시오좀(spliceosome)의 구성 요소로 URNA라고 불리는 snRNA(small nuclear RNA)가 중요한 역할을 수행한다.

유전자 발현 조절

많은 유전자의 발현을 조절하는 비암호화 RNA들이 존재하는데 주로 유전자의 발현을 저하하는 microRNA(miRNA)와 small interfering RNA(siRNA)가 있고, 유전자의 발현을 증진시키는 인핸서 RNA (enhancer RNA) 또한 발견되었다.

게놈 방어

많은 동물의 생식세포에서는 PIWI라는 단백질과 상호 작용하는 piRNA(PIWI-interacting RNA)가 존재한다. piRNA는 생식세포에서 레트로트랜스포존(retrotransposons) 등의 생식세포의 게놈을 파괴할 가능성이 있는 유전자를 작동하지 못하게 하는 방어 기능을 한다.

염색체의 말단 보호

진핵생물의 말단에 존재하는 반복서열인 텔로미어(telomere)를 만드는 텔로머레이즈(telomerase)는 RNA를 지니고 있는 효소로서 이 텔로머레이즈 RNA도 비암호화 RNA이다.

참고문헌

Genetics 5/E: From Genes to Genomes (Hartwell et al., McGraw-Hill)

Molecular Biology of the Gene, Seventh Edition (Watson et al., Pearson)

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