RNA 합성의 재생단계 최초 규명
RNA 합성 끝낸 복합체 해체하지 않고 재사용하여 새로운 합성 개시
□ 생명체가 유전정보를 발현하는 과정에서 RNA를 합성하는 복합체를 재사용하는 과정이 밝혀졌다. 기존에는 RNA가 완성되면 합성 복합체가 곧장 완전히 해체되었다가 다시 조립되는 것으로 추정해 왔다.
○ 한국연구재단(이사장 노정혜)은 강창원 명예교수(KAIST 생명과학과)와 홍성철 교수(서울대학교 물리천문학부) 공동 연구팀이 유전정보(DNA)를 토대로 단백질을 합성하는 유전자 발현과정의 세부단계 하나를 새로이 규명했다고 밝혔다.
□ 유전정보가 담긴 원본(DNA)으로부터 복사본(RNA)을 만드는 전사과정은 개시開始, 연장延長, 종결終結 세 단계였으나, 이번 연구를 통해 네 번째 단계, 재생再生(recycling) 단계가 새로이 추가되었다.
○ 전사과정을 주도하는 RNA중합효소의 역할이 알려진 지 60여년 만에 RNA 합성이 끝나고 어떻게 다시 시작되는 지 구체적으로 알려진 것이다.
* RNA : 유전자로서 유전정보를 지닌 핵산인 DNA와 달리, RNA는 단백질 합성, 유전자 발현 조절 등 여러 생체반응과 기능에 직접 참여하는 기능성 핵산이다.
* 전사(transcription) : 유전자 발현의 첫 과정에서 DNA의 특정 구간에 맞추어 RNA가 합성되는데, DNA 유전정보를 RNA에 그대로 옮겨 적기 때문에 전사轉寫라고 하며, RNA 중합효소가 DNA에 결합하여 그 정보를 읽고 그에 맞게 핵염(nucleotide)을 모아 RNA를 합성하면서 RNA중합효소·DNA·RNA의 복합체(complex)를 유지한다.
□ 연구팀은 거푸집 역할을 하는 DNA로부터 RNA가 본떠진 이후에도 중합효소가 DNA로부터 떨어지지 않고 DNA상에서 이동하는 것을 알아냈다.
○ 나아가 이렇게 잔류한 중합효소가 DNA상에서 자리를 옮겨 전사를 다시 시작하는 것을 알아내고 재개시再開始(reinitiation)라고 명명하였다.
□ 중합효소는 마치 선로 위를 달리는 기차처럼 DNA 위를 이동하면서 RNA를 합성하다가 완성된 RNA를 방출한다.
○ 기존에는 RNA 방출과 동시에 중합효소가 DNA로부터 떨어져 나온 후 다시 전사 복합체가 만들어져 전사과정을 되풀이하는 것으로 추정해왔다.
○ 하지만 이번 연구결과, 대부분의 경우 중합효소가 DNA에서 떨어지지 않고 계속 붙은 채로 이동하다가 새로 전사과정을 시작하는 것을 알아냈다.
□ 연구팀은 우리 생명체가 복잡한 전사복합체를 해체하고 다시 조립하는 것보다 경제성을 택한 것으로 해석했다. 실제 한 유전자에서 전사를 연속해서 수행하거나 인접한 여러 유전자를 한꺼번에 전사할 때 매우 효율적일 것으로 보인다.
○ 전사반응은 모든 세포에서 일어나는 매우 기본적인 과정으로 고등학교 생물학 교과서에서부터 나오는데 연구팀은 이번 발견으로 전사의 <재생>과 <재개시> 단계가 추가될 것으로 기대하고 있다.
□ 한편 DNA와 RNA에 형광물질을 결합시킨 후 단일분자의 형광을 추적하는 방식으로 이뤄진 이번 연구는 생물리학 분야 연구팀과의 융합연구 결과여서 더욱 의미가 있다.
○ 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업 등의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)에 1월 23일 게재되었다.
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