Exon과 Intron
DNA로 부터 Transcription이 일어나 mRNA가 만들어지는 과정을 보면 mRNA가 주형 DNA의 모든 서열을 반영했다고 볼 수 없습니다. DNA의 서열을 모두 반영했다고 하기에는 훨씬 짧은 길이의 mRNA가 transcription을 통해 만들어집니다. 이러한 현상이 일어나는 과정을 스플라이싱(Splicing)이라고 합니다. 유전자 내부에는 비암호화 서열이 존재하는데 이 부분을 interventing sequence라고 부릅니다. 보다 보편적으로 알려진 용어는 인트론(Intron)입니다. 반면 유전 정보를 담고 있어 아미노산 서열을 암호화할 수 있는 부위는 Coding region 또는 Expressed region이라고 부릅니다. 이 역시 보다 보편적인 용어로 엑손(Exon)이라고 부릅니다. 비교적 최근까지는 Intron은 그저 무의미한 서열이라고 여겨 왔습니다. 따로 기능이 없이 나열된 서열이라고 생각했는데, 계속해서 진행되고 있는 연구들을 보면 intron 또한 어떠한 기능들을 한다는 것이 밝혀지고 있습니다. Intron의 처음 발견은 1977년 Phillip Sharp 등에 의해 밝혀졌습니다. 아데노바이러스에서 R-looping 기술을 이용한 연구를 통해 처음으로 intron이 존재한다는 사실을 확인하였습니다.
RNA 스플라이싱
Intron이 Exon의 사이 사이에 존재하기 때문에 mRNA를 유전정보만 담아 아미노산을 암호화 하려면 추가적인 절차가 필요합니다. 그 과정을 RNA splicing이라고 부릅니다. 그래서 처음에 사람들은 아래와 같이 두 가지 가설을 세워 RNA splicing을 연구하였습니다.
- Intron은 transcription이 일어나지 않고 exon 부위만 transcription을 한다.
- Intron까지 전부 포함시켜 transcription 시키고 2차적으로 intron을 제거시킨다.
우리가 생물학을 공부하다보면 생물은 되도록 효율적인 기작을 따라 움직입니다. 위 두가지 가설에서도 효율성을 생각해보면 처음에는 1번의 방법이 보다 효율적일 것으로 생각됩니다. 그런데 실제적으로 우리 몸 속에서 일어나는 RNA splicing은 2번 가설과 같이 진행됩니다. 주형 DNA로 부터 전체 서열을 transcription한 Pre-mRNA를 1차로 만들어냅니다. 그다음 splicing 과정을 거치면서 intron을 뺀 exon 부분만 모아서 최종 mRNA를 2차적으로 만들어 내게 됩니다.
Alternative splicing
RNA splicing이 일어나면서 모든 exon을 모아놓은 딱 1가지의 mRNA만 생성된다고 생각하면 안됩니다. 모든 경우에서는 아니지만 alternative splicing이라는 작용기전이 존재합니다. 이것이 무슨말인가 하면, 예를 들어 아래와 같이 1차 전사체가 만들어진 경우를 생각해 봅시다.
Exon1 - Intron1 - Exon2 - Intron2 - Exon3 - Intron3 - Exon4 - Intron4 - Exon5
Splicing : Exon1 - Exon2 - Exon3 - Exon4 - Exon5
Alternative splicing 01 : Exon1 - Exon2 - Exon4 - Exon5
Alternative splicing 02 : Exon1 - Exon4 - Exon5
위에서 예시를 보여드린것과 같이 일반적으로 생각하는 splicing이 일어나면 exon1부터 exon5까지 5개의 모든 exon이 포함되어 mRNA를 만들어 낼 것이라고 생각할 수 있습니다. 그런데 꼭 그런것만은 아니고 Exon3을 빼고 mRNA를 만들어내거나 Exon2, 3 두개를 빼고 mRNA를 만들어내는 경우도 발생합니다. 이를 alternative splicing이라고 부릅니다. 위 파트에서 splicing의 두가지 가설에 대해 효율성의 측면을 말씀드렸습니다. 처음에는 intron을 빼놓고 exon만 깔끔하게 transcription 하는 것이 더 효율적일 것이라고 생각하였으나, alternative splicing을 보면 2번의 방법이 더 효율적이라는 것을 알 수 있습니다. 위의 예에서 보여드린 alternative splicing 01과 02에 따라 서로 다른 단백질이 만들어지게 되는데 그 시작점이 되는 DNA는 동일하기 때문에 1개의 DNA로부터 2개의 다른 단백질을 만들어내는 것이 훨씬 효율적이기 때문입니다.
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