Chapter 26. RNA metabolismrna는 대부분 단일가닥으로 기능한다. DNA보다 구조적 다양서잉 더 크고 단백질과 합쳐서 기능하며 정보의 저장과 전달에 관여한다. ribozyme이라는 효소 활성도 갖는다. 종류에는 3개가 있다.1. 전사(transcription)전사와 복제의 비교-공통점initiation, elongation, termination주형이 필요하다, 5'->3'-차이점프라이머가 필요하지 않다.limited segment만을 포함한다.1) DNA dependent RNA polymerase주형의 3'->5'로 copied 된다, promotor필요하다, supercoil 일어난다.-coding strand-template strandrna transcript*blast search 하면 gDNA서열은 coding strand로 표기*대장균의 polymerase-시그마 subunit이 프로모터 인지하고 효소를 부착부위로 안내한다.-Proofreading function은 없다2) initiation프로모터-최초의 binding site, 여기에는 공통적으로 나타나는 sequence인, 여러개의 consensus sequence가 있다. 대표적으로 -10region에 TATAAT, -35 region에 TTGACA가 있고 -40~-60쯤에 UP element가 있다. 여기에는 AT가 많고 과발현되는 유전자에 많다. Rna 중합효소의 subunit가 와서 붙는 부위이다.이 세곳(-10,-35, up element)와 spacer등에 의해 개시의 efficiency가 조절된다.* 중합효소 붙는 자리의 DNA 서열을 알아보기 위해서 쓰는 방법: footprinting하나는 중합효소 붙이고 다른 애들은 안붙임, 이 상태로 양쪽에 DNase 처리하면 붙은 부분은 안잘리니까 두 그룹 비교해보면 서열 나옴Initiation은 부착 단계와 개시 단계로 나뉜다.- 부착단계closed complex 상태와 open complex 상태로 나눌 수 있다.시그마 팩터가 프로모터를 인지하고 중합효소를 부착부위로 안내하면 와서 붙고 open complex 형성. 이때 open complex는 -10~+2,3 부분이 풀려있다.- 개시단계구조적 변화가 일어난다.새로운 RNA의 처음 8~9개정도가 합성되면 nus A가 와서 시그마 자리를 replace한다. 그래서 시그마는. 사라지고 nus가 붙은 다음 아주 빠르게 elongation 된다.*시그마-비슷한 기능하는 단백질에 세트로 비슷한 시그마 애들이 관여하면 활성도가 높고 효율적이다. 전사의 조절에 해당한다.*전사조절은 어디서나 일어날 수 있는데 대부분은 binding과 initiation step(방금 다룬 두 스텝)에서 일어난다. 프로모터에 차이가 있고 전사 요소에는 activator, repressor가 있다.3) termination-종결은 크게 로 의존, 로 독립 방법으로 나눌 수 있다.로와 독립적인 애들-종결 전에 hairpin구조 만든다. 그 뒤에 poly U tain이 만들어지고 끝난다. (template에는 마지막 부분에 poly A 겠지???)로 의존적인 애들로 protein은 helicase인데, 무슨 헬리케이스냐면, DNA와 RNA를 ATP 써서 가르는 애다. 얘는 rut sequence를 인식한다.4) 진핵세포의 전사(transcription of eukaryote)우선 진핵세포는 완전 복잡하다. 왜냐면 전사하려면 다른 많은 단백질(TFIIE,TFIIB TBP…이런애들)도 필요할 뿐더러 중합효소 자체도 세개다.세개의 중합효소 중에 mRNA의 합성에는 RNA polymerase II 가 관여한다. 얘의 프로모터는 TATA box랑 Inr이다.-TATA: 아까 대장균에서 나왔던 consensus sequence중에 -10 region에 있던 TATAAA와 비슷하다고 보면 됨. 근데 -30쯤에 위치-Inr sequence: tss 근처에 있음(+1)-DNA polymerase II- 12개의 subunit으로 구성된 엄청 큰 애, 그 중 RBP1이 제일 크고 여기에는 CTD(C-terminal domain)이 존재한다. 여기에는 7개 a.a가 반복된다.- 전사 인자(짱많음, 빡침 주의..)(아까 원핵에서는 부착, 개시로 나눴는데 진핵은 중합효소 이외에도 붙어야 할 애들 짱많아서 binding이라고 안하고 assembly라고 함)- Assembly phaseTBP가 타타를 인식한다.그 후 TFIIB가 TATA(DNA)랑 TBP를 안정적(stabilize)으로 붙인 후에TFIIF가 PolII 데리고 온다.TFIIE랑 TFIIH가 붙어서 closed complex가 되는데 얘네의 helicase activity로 open complex를 만들어 준다.- initiation, promoter clearance단계TFIIH의 kinase activity로 CTD domain에 인산화 시켜서 elongation되도록 구조를 바꿔준다. 전사가 개시되고 promotor clearance가 일어난다. 처음 60~70개 정도 합성된 다음 TFIIE, TFIIH가 떨어진다.- elongationEFs가 붙어서 연장된다.- terminationCTD는 탈인산화되고 EFs는 떨어져나감.그리고 TFs 가 그 자리를 대체하며 끝난다.*TFIIH의 기능처음에는 closed complex 형성, helicase activity로 open complex만든다. Kinase activity는 CTD의 ㅜ인산화를 도와서 elongation complex로 간다. NER complex의 essential components. 활발하게 전사되고 있는 gene의 효과적인 수선.->>>> 만약 얘가 기능 못하면 XP, Cockayne’s syndrome에 걸릴 수 있다.전사 방해- actinomycin D/ acridine: RNA 연장을 방해 G-C 사이에 들어가서 DNA를 못쓰게 만든다. 그래서 RNA pol I 못 움직이게 함.- rifampicin: 중합효소의 베타 subunit에 붙어서 bacterial RNA synthesis 방해. Promotor clearance를 방해- α−amanitin: RNA pol II를 방해, 고농도에서는 pol III까지도.. 얘는 eukaryote만!!!2. RNA processing;가공 과정은 크게 5’ capping, splicing, poly A tail 세 개로 나뉜다.1. mRNA processing(1) 5’ capping- 7-methyguanosine 이 mRNA말단에 있는 염기와 결합하는 것. 왜 모자를 달아줘야 하냐면, 세포 내에는 ribonuclease가 많은데 얘네에 의해 분해되면 안되니깐!!- 이 5’ 모자는 CTD말단에 있는 cap synthesizing enzyme에 의해 생성된다.- 그 후 cap-binding complex(CBC)에 붙는다.붙은 상태로 5’를 데리고 끝까지 간다~2. splicing인트론은 총 네개가 있다.Group 1nuclear, 미토, 엽록체 유전자의 암호화구아닌이 필요하다. Guanine의 3’ OH가 인트론의 5’ attack 해서 끊고 5’ exon의 3’OH가 뒤에 있는 3’ exon과 결합.ATP가 필요 없고, 특정 효소 없이 self-splicingGroup 2미토, 혹은 균류, 조류, 식물의 엽록체 mRNA에서 주로 발견인트론의 A의 2’-OH가 인트론의 5’ splice sice를 attack 해서 lariat으로 붙고, 5’ exon의 3’ OH랑 뒤에있는애랑 붙는다.Group 3대부분 3이다. 핵에 있는 mRNA에서 발견, spliceosomalSpliceosome: snRNPs + snRNAssnRNAs: 100~200개의 nucleotides, 예로는 U1, U2, U4, U5, U6 등이 있다. 핵에서 주로 발견된다.과정- 5’쪽에 GU 서열을 U1이 인식하고, 3’ 쪽에 A를 포함한 구조를 U2가 인식.- U4/6, U5와 snRNPs가 ATP쓰면서 와서 붙는다.(inactive spliceosome), 동그란 구조로 준비- U1, U4이 ATP쓰면서 빠져나가면서 active spliceosome(U2, U5, U6 +spliceosome)을 만들며, U2랑 U6가 붙고 lariat 모양으로 나간다.*snRNPs는 splicing과 mRNA transport를 cytoplasm으로 옮기는데 관여. Translation과 mRNA degradation에도 관여한다.Group 4ATP와 endonuclease를 필요로 한다. tRNA에서 발견3. poly A tail5’ AAUAAA 3’라는 cleavage sequence 나온다(10~30nts upstream)G와 U가 많다.Endonuclease활성으로 자른다. Polyadenylate polymerase로 A를 붙인다.4. alternative processingPoly A site를 찾는 것, 그리고 alternative splicing patterns 찾는 방식이 다르다.2. rRNA, tRNA processing박테리아에서 pre-rRNA의 가공- Preribosomal RNAs (pre-rRNAs)가 만들어지고 염기의 수정이 일어난다. 그 후 RNase가 modify 해줌.Vertebrates에서 pre-rRNA의 가공-45S pre-rRNARNA pol I에 의해, nucleolus에서 만들어진다. 18S, 28S, 5.8S가 있다.90S preribosomal complex가 되고 snoRNAs는 염기의 수정과 cleavage를 guide한다. 60~300 정도 길이를 갖는다.>>>>>그림 참고.. 이해가 잘 안된다….ㅜㅜ박테리아와 vertebrates에서 tRNA가공5’, 3’ ends의 제거: RNase P, RNase D가 잘라준다.아미노산이 붙는 것에 맞춰서 CCA가 붙는다.염기가 modification되고 splicing이 일어난다(박테리아에서는 안일어남)
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