11.3: RNA 편집

RNA 편집은 전구체 mRNA(pre-mRNA) 뉴클레오티드 서열이 염기 삽입, 삭제 또는 변형에 의해 변경되는 전사 후 변형입니다. RNA 편집의 범위는 트리파노솜의 미토콘드리아 DNA에 있는 수백 개의 염기부터 포유류의 핵 유전자에 있는 단일 염기까지 다양합니다. pre-mRNA의 단일 염기 변화라도 한 아미노산의 코돈을 다른 아미노산의 코돈이나 정지 코돈으로 변환할 수 있습니다. 이러한 유형의 재코딩은 단백질의 구조와 기능에 큰 영향을 미칠 수 있으며 단일 유전자로부터 다양한 단백질 변이체가 생성될 수 있습니다.

삽입 및 결실 RNA 편집

삽입 및 결실 RNA 편집에는 pre-mRNA의 특정 뉴클레오티드 또는 뉴클레오티드 서열의 추가 및 삭제가 포함됩니다. 일부 병원성 트리파노솜의 미토콘드리아에서 RNA 편집 시, 수백 개의 비암호화 유리딘이 추가되고 특정 유리딘 잔기가 pre-mRNA에서 삭제됩니다. 이러한 추가 및 삭제는 에디토솜(editosome)이라는 효소 복합체에 의해 수행됩니다. 에디토솜은 가이드 RNA(gRNA)로 알려진 특수 RNA 전사체에 의해 안내됩니다. gRNA는 10-15개 뉴클레오티드 길이의 상보적 앵커 서열의 도움으로 표적 pre-mRNA 영역에 부착됩니다. gRNA에는 또한 pre-mRNA에 추가되거나 삭제될 우리딘 잔기의 위치와 수에 대해 에디토솜에 지시하는 주형 서열이 있습니다. 일부 트리파노솜의 미토콘드리아 RNA 중 50% 이상이 우리딘 잔기의 첨가로 형성됩니다.

치환 RNA 편집

염기 변형에 의한 치환 RNA 편집은 고등 진핵생물에서 관찰되는데, 여기서 예비 mRNA의 길이를 변경하지 않고 염기가 변형됩니다. 척추동물에서는 아데노신과 시티딘과 관련된 탈아민 반응이 가장 일반적인 유형의 RNA 편집입니다. 아데노신은 RNA에 작용하는 아데노신 탈아미노효소(ADAR)로 알려진 단일 효소에 의해 탈아미노화되어 이노신으로 변합니다. 편집 부위를 인식하려면 ADAR은 표적 영역과 pre-mRNA의 하류 상보적 인트론 영역 사이에 형성된 이중 가닥 RNA 구조가 필요합니다. 척추동물에는 세 가지 유형의 ADAR 효소가 있습니다. ADAR1 및 ADAR2 효소는 다양한 조직에서 발견되는 반면, ADAR3은 일부 종의 뇌에만 특이적으로 존재합니다. 또 다른 덜 일반적인 유형의 RNA 편집은 시티딘이 우리딘으로 변형되는 포유류의 ApoB 유전자에서 관찰됩니다. 이는 아포지단백질 B mRNA 편집 효소 촉매 폴리펩티드 1(APOBEC1)을 포함한 효소 복합체에 의해 수행됩니다. RNA 편집은 척추동물에서 상대적으로 드문 현상이지만, 이 과정의 결함은 근위축성 측삭 경화증, 간질, 우울증, 정신분열증과 같은 중추신경계와 관련된 여러 질병을 유발할 수 있습니다.

RNA 편집은 전사 후 전구체(precursor) 또는 전(pre-mRNA)의 뉴클레오티드 염기서열이 변경되는 과정입니다. 그것은 유기체가 DNA 염기서열을 변경하지 않고 다른 형태의 단백질을 생산할 수 있도록 합니다.

척추동물의 mRNA 편집은 질소 염기, 아데닌 또는 시토신에서 아미노 그룹이 제거되는 반응인 부위 특이적 염기 탈아미노화(diaamination)의 결과입니다.

아데노신이 탈락되면 이노신으로 전환됩니다. 이노신은 구아노신과 매우 유사하며 번역 기계가 이노신을 구아노신으로 읽도록 속일 수 있습니다.

이 반응은 동물에서 가장 흔한 유형의 RNA 편집이며 RNA 또는 ADAR에 작용하는 효소인 아데노신 데아미나제에 의해 촉매됩니다.

ADAR은 엑손-인트론 접합부에서 형성된 pre-mRNA 헤어핀 루프를 인식하고 엑손(exon)에 존재하는 특정 아데닌을 편집합니다.

척추동물에서 ADAR은 글루타메이트 수용체의 pre-mRNA를 편집합니다. 특정 C-A-G 코돈은 C-I-G로 변형된 다음 리보솜에 의해 C-G-G로 판독됩니다. 이 치환은 최종 단백질에서 글루타민을 아르기닌으로 대체합니다.

두 번째 유형의 mRNA 편집은 시티딘이 우리딘으로 탈분될 때 발생합니다.아포지단백 B pre-mRNA의 편집은 잘 연구된 예입니다.

아포지단백 B에는 두 가지 유형이 있는데, 하나는 큰 간 특이적 ApoB-100이고, 다른 하나는 더 작은 장 특이적 ApoB-48입니다.

동일한 pre-mRNA가 두 단백질을 모두 암호화하지만, 장 특이적 효소 복합체는 pre-mRNA의 중간 부근에 있는 특정 시토신에 작용하여 CAA 코돈을 UAA(정지 코돈)로 바꿉니다.

그 결과 절단된 ApoB-48 단백질이 장에서 생성되는 반면, 변경되지 않은 아포지단백 B pre-mRNA는 간에서 전체 길이 ApoB-100 단백질을 생성합니다.