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기술동향

핵 내에서의 RNA 간섭(RNA interference): 전사(tranion), 후성유전(epigenetics) 그리고 그 너머에서 small RNAs의 역할

  • 등록일2015-03-23
  • 조회수7402
  • 분류기술동향
  • 자료발간일
    2015-03-17
  • 출처
    BRIC (생물학연구정보센터)
  • 원문링크
    http://bric.postech.ac.kr/myboard/read.php?Board=report&id=2307&Page=1
  • 키워드
    #RNA 간섭#전사#후성유전#RNA#small RNAs
  • 첨부파일

출처 : BRIC (생물학연구정보센터)


핵 내에서의 RNA 간섭(RNA interference): 전사(tranion), 후성유전(epigenetics) 그리고 그 너머에서 small RNAs의 역할


요약문
현재까지 잘 알려져 온 세포질에서의 전사 후 유전자 억제(post-tranional gene silencing) 기작에 더하여 최근에 핵 내에서의 RNA 간섭(RNAi)의 기능들이 점점 더 많이 밝혀지고 있다. Small RNA에 의하여 유도된 후성학적 변화들(epigenetic modifications)은 식물, 균류, 그리고 동물에서 전사억제(tranional repression)를 일으키는 것으로 알려져 왔다. 추가적으로 RNAi가 전사인자들과의 상호작용을 통하여 전사를 조절한다는 증거들이 늘어나고 있다. 핵 내의 small RNA들은 small interfering RNAs(siRNAs)와 PIWI-interacting RNAs(piRNAs)를 포함하며 전이인자(transposon) 조절, 이질염색질(heterochromatin)의 조절, 발달 유전자의 조절, 그리고 유전체의 안정성과 같은 핵 내의 과정들에 관여하는 것으로 알려져 있다
[목차]
1. 서론
2. 핵 내 small RNAs의 발생
  a. siRNA발생
  b. piRNA발생
3. 핵 내 RNA간섭(RNAi)의 기작
  a. 효모(S. pombe)의 핵 내 RNA간섭: TGS
  b. 효모(S. pombe)의 핵 내 RNA간섭: CTGS
  c. 애기장대(A. thaliana)의 RNA에 의한 DNA 메틸화
  d. 후생동물 (metazoan)의 체세포 내 RNAi
4. 생식세포계열(germ line)의 핵 내 RNA간섭(RNAi)
  a. 애기장대(A. thaliana)의 생식세포 핵 내 RNA간섭
  b. 초파리(D. melanogaster)의 piRNA 경로
  c. 생쥐(mouse)의 piRNA 경로
  d. 예쁜꼬마선충(C. elegans)의 생식세포 핵 내 RNA간섭
5. 유전체 유지와 보수에서의 핵 내 RNA 간섭(RNAi)
  a. 염색체의 구조와 기능
  b. DNA 손상반응
  c. 선별적 유전체 제거
6. 결론

1. 서론
예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans)과 식물에서 이중가닥 RNAs(dsRNAs, double stranded RNAs)가 강력하게 유전자를 억제한다는 것이 발견된 이후로 RNA 간섭(RNAi)은 유전자 조절에 대한 이해의 새로운 지평을 열었다. 이 기작은 모델생물들 사이에서 잘 보존되어 있으며 짧은 역배열(antisense) RNA를 이용한 전사 후 유전자 억제(PTGS, post-tranional gene silencing)를 통하여 번역(translation)을 억제하거나 세포질(cytoplasm)의 mRNA를 분해한다. PTGS는 세포를 바이러스 감염으로부터 보호하거나 전이인자(transposon)의 이동을 막으며 내생(endogenous) 유전자를 조절한다. 세포질에서 전사체(trans)를 대상으로 유전자를 조절하는 small RNA는 크게 세 가지 종류가 있다. 첫 번째는 microRNAs(miRNAs)로 헤어핀 모양의 RNA로부터 유래되며 표적 전사체에 불완전한 상보성을 가지고 번역억제를 유발한다. 반면에 small interfering RNAs(siRNAs)는 표적에 완전한 상보성을 가지며 전사체의 분해를 유발한다. 마지막으로 PIWI interacting RNAs(piRNAs)는 동물의 생식세포계열에서 전이인자(transposon)의 전사체를 표적으로 한다. 전통적으로 RNAi는 siRNA 경로를 일컫는 용어로 사용되어왔다. 하지만 다양한 small RNA 경로들의 세부 기작들이 수렴(converging) 되고 있으므로 이 논평에서는 RNAi를 small RNA에 의한 유전자 억제를 의미하는 포괄적 용어로 사용한다.
식물과 균류의 핵 내 RNAi 경로는 히스톤(histone)이나 메틸화효소(methyltransferases)를 이용한 염색질(chromatin)의 후성적(epigenetic)인 변경을 통해서 표적유전자를 전사단계에서 억제한다. 처음에는 이 경로들이 후생동물(metazoans)에는 존재하지 않을 것이라고 생각되었지만 몇몇 후생동물 들의 생식세포계열에서 이와 평행하는 기작이 발견되어왔다. 이 발견은 전사단계의 유전자 억제(TGS; tranional gene silencing)에서 핵 내 RNAi의 보존된 역할을 의미한다. 이것은 생식세포계열에서 일어나기 때문에 TGS가 RNA의 발현 없이 초세대적 유전(transgenerational inheritance)을 가능하게 한다. 하지만 이는 내생적으로 발생된 small RNA에 의존한다. 이와 같은 후성학적 유전은 식물에서는 익숙한 이야기이지만 후생동물에서는 오직 최근에서야 이야기되고 있다.
이 논평에서 우리는 여러 생물종들에서 발견된 핵 내 RNAi 기작들을 폭넓게 다룰 것이며 핵 내의 역할이 가장 잘 알려진 siRNA와 piRNA 경로에 집중할 것이다. 독자들은 이 기작들이 중요한 차이점을 가지는 동시에 보존되어 있는 것을 이해할 수 있을 것이다. 다양한 종들의 생식세포계열의 핵 내 small RNAs의 기능의 세부사항은 아직 밝혀지지 않았으므로 우리는 전이인자(transposon) 조절, 후성적 유전(epigenetic inheritance), 발달 유전자 조절과 같은 생물학적 중요성에 대하여 논의하겠다. 마지막으로 우리는 새로이 드러나고 있는 핵 내 RNAi와 유전체 유지(genome maintenance) 그리고 DNA 보수의 관계에 대한 탐구를 기대하고 있다.

 

 

 

...................(계속)

 

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