11.7: RNA 간섭

RNA 간섭(RNA interference, 줄여서 RNAi)은 작은 비암호화 RNA 분자가 전령RNA(messenger RNA, 줄여서 mRNA) 전사물(transcript)과 결합해 유전자의 발현(expression)을 차단하여 단백질이 번역(translation)되는 것을 막는 과정입니다.

이 과정은 종종 마이크로RNA(microRNA)의 활동을 통해 세포에서 자연적으로 발생합니다. 연구자는 연구나 치료 목적으로 특정한 유전자를 선택적으로 비활성화하기 위해 합성 RNA(synthetic RNA)를 도입해 이 기작을 활용할 수 있습니다. 예를 들어, RNAi는 암과 같은 질병에서 과잉활동하는 유전자를 억제하는데 사용될 수 있습니다.

과정

먼저 표적 유전자에 상보적(complementary; 상호보완적)인 서열을 가진 이중 가닥 RNA를 합성합니다. 작은 간섭 RNA(small interfering RNA, 줄여서 siRNA)와 작은 헤어핀 RNA(small hairpin RNA, 줄여서 shRNA) 같은 다양한 형태의 이중 가닥 RNA를 사용할 수 있습니다. shRNA는 단일 가닥 RNA가 접혀 한쪽에 헤어핀 구조(hairpin loop)를 만들어 이중 가닥 RNA를 형성하며 siRNA의 전구체(precursor)입니다.

그다음 이중 가닥 RNA는 변형된 바이러스 등의 벡터(vector)를 이용한 주입 또는 전달과 같은 방법으로 세포에 도입됩니다. shRNA를 사용하면 다이서(Dicer)와 같은 세포 내 RNAase 효소가 이를 더 짧은 siRNA로 자르고 헤어핀 구조를 제거합니다.

그러고 나서 siRNA는 RNA 유도 침묵 복합체(RNA-induced silencing complex, 줄여서 RISC; RNA 유도 사일런싱 복합체)의 일부인 알고너트(Argonaute; 아르고너트)라고 불리는 효소와 결합합니다. 여기서 siRNA의 두 가닥이 분리됩니다. 하나는 떠내려가고 다른 하나는 RISC에 부착된 채로 남아 있습니다. 남아있는 가닥을 가이드 가닥(guide strand)이라고 부르는데, 이는 이 가닥이 상보적인 염기쌍을 이용해 mRNA에 결합해 RISC를 mRNA로 데려오기 때문입니다. 이 결합은 일반적으로 siRNA가 표적 mRNA와 완전히 상보적이게 설계되기 때문에 매우 특이(specific)합니다. 결합 후 알고너트는 mRNA를 절단하고 분해하여 단백질로 번역되는 것을 방지해 효과적으로 유전자를 침묵시킵니다.

RNA 간섭(RNAi)에서는작은 RNA가 전령 RNA(mRNA)에 결합하여단백질의 번역을 막는다우선, 이중 가닥의 RNA가표적 유전자에 보완되는 서열과 합성이 된다그것은 짧은 간섭 RNA(siRNA)로 길이는약 22개의 뉴클레오티드와 같고아니면 작은 머리핀 RNA(shRNA) 같은 siRNA 전구물이다shRNA가 이용되면 다이서 같은 효소가그것을 절단하여 siRNA가 되고이는 다시 RNA 유도 침묵 복합체(RISC)라는단백질 그룹에 결합되고가닥은 분리된다RISC에 부착되어 남아있는 가이드 가닥은mRNA의 보완 서열과 결합한다RISC의 일부분인 아르고노트 효소가mRNA를 절단하고 분해하는데그러면 표적 유전자를 침묵시키게 된다