RNA 간섭 (RNAi)

0. 목차

1. RNA가 유전자의 작용을 제어한다.
2. 'RNAi(RNA 간섭)'의 메커니즘

1. RNA가 유전자의 작용을 제어한다.

 1988년에 RNA의 중요한 역할이 발견되었다. RNA가 세포를 만드는 단백질의 양을 제어하고 있을 가능성이 있다는 실험 결과가 나온 것이다. RNA는 보통 한 사슬이지만, 결합할 수 있는 쌍이 되는 염기가 늘어선 두 가닥의 RNA가 조합되면 DNA처럼 두 가닥의 사슬이 된다. 이렇게 만들어진 두 가닥 사슬의 RNA를 '선충'에 주입하면, 그 두 가닥 중 하나와 같은 배열을 가진 mRNA에서 만들어지는 단백질의 양이 줄어든다는 사실을 알게 되었다. 단백질을 만드는 유전자의 작용을 RNA로 제어하고 있다는 사실이 밝혀진 것이다. 그 후 이 현상은 포유류부터 곤충, 식물에 이르는 다양한 생물에서도 나타난다는 사실이 알려졌다. 이 'RNA 간섭(RNAi)' 현상을 발견한 업적으로 2006년에 노벨 의학 생리학상이 주어졌다.

 그러면 어떻게 RNA가 유전자의 작용을 제어하는 것일까? 두 가닥 사슬의 RNA가 특수한 단백질과 복합체를 만들고, mRNA와 결합함으로써 단백질이 만들어지지 않게 한다. 식물에서는 이 메커니즘이 면역으로 사용된다. 바이러스에서 온 RNA 등을 공격해, 바이러스 증식에 필요한 단백질을 만들지 못하게 하는 것이다.

 우리의 몸속에서도 면역으로 사용되는 것은 아니지만 이 메커니즘이 사용되고 있다. 표적은 바이러스가 아니라 스스로의 세포 안에서 만들어지는 mRNA이다. 두 가닥 사슬의 RNA를 자신의 DNA로부터 만들고 스스로의 mRNA를 표적으로 삼으면, 만들어지는 단백질의 양이 제어된다.

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2. 'RNAi(RNA 간섭)'의 메커니즘

 단백질을 만들지 않게 하는 'RNAi(RNA 간섭)'의 메커니즘을 정리하면 다음과 같다.

• 1-a: 스스로 두 가닥 사슬을 만든다: 사람을 포함한 진핵생물은 유전자로부터 작은 RNA를 만든다. 작은 RNA의 전구체는 mRNA와 마찬가지로 핵 안에서 만들어진다. 작은 RNA의 전구체는 한 가닥의 RNA인데, 자신 안에 쌍이 되는 염기의 배열을 갖는다. 그래서 일부가 두가닥 사슬이 된다. 이 두 가닥 사슬이 된 부분이 잘려 떨어져나가, 핵의 밖으로 운반된다.
• 1-b: 밖에서 두 가닥 사슬의 RNA가 침입: 바이러스의 RNA나 인공적인 두 가닥 사슬 RNA가 세포 안에 들어간다.
• 2: 두 가닥 사슬 RNA는 크게 잘린다: 세포 안에는 두 가닥 사슬의 RNA를 자르는 '다이서(Dicer)'라는 단백질이 있다. 이 단백질에 의해, 두 가닥 사슬의 RNA는 20염기 정도의 길이로 잘린다. mRNA 등은 한 가닥 사슬이므로 잘리지 않는다.
• 3: 다이서로 잘려서 작은 두가닥 사슬의 RNA가 된다.
• 4: 단백질에 작은 RNA가 흡수된다: 다이서가 잘라서 생긴 작은 두 가닥 사슬의 RNA는 '아르고노트(Argonaute)'라는 단백질에 흡수된다. '아르고노트'에 흡수된 두 가닥 사슬의 RNA는 잡아당겨져 벗겨진다. 그리고 한쪽의 사실이 분해됨으로써, 한 가닥 사슬의 RNA와 단백질의 복합체 'RISC(리스크)'가 생긴다. 이 복합체 'RISC'는 '리보솜의 방해'와 'mRNA를 자름'으로써 단백질의 합성을 방해한다.
• 5-a: RISC의 작용① - 리보솜의 방해: RISC 안의 작은 RNA와 일부가 쌍이 되는 배열을 가진 mRNA에 붙어서 단백질이 만들어지지 않도록 한다. 이때 모든 배열이 쌍을 이루지 않아도 mRNA에 붙을 수 있다. 같은 mRNA에 복수로 붙으면 단백질이 만들어지지 않는 것을 방해하는 하는 효과가 높아진다. 이 작용에 의해 단백질의 양이 정교하게 조절된다.
• 5-b: RISC의 작용② - mRNA를 자른다: RISC 안의 작은 RNA와 어떤 mRNA의 염기의 배열이 모두 쌍으로 되어 있으면 mRNA를 자른다. 그러면 잘린 RNA는 분해된다. 이 작용은 면역 시스템이 발달되지 않은 곤충 등이나 식물에서 바이러스 등에 대한 방어 수단으로 중요한 구실을 한다.

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