RNA가 알칼리 조건에서 잘 분해되는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 비교적 안정한 상태를 유지하는 DNA와는 다르게 RNA의 경우 알칼리 조건에서 단위체로 잘 분리되는 이유가 무엇인지 궁금합니다.
안녕하세요.
RNA가 알칼리 조건에서 쉽게 분해되는 이유는 DNA와의 구조적인 차이 때문인데요, 핵심은 리보오스(ribose) 당의 2'-OH기(하이드록실기) 입니다. 우선 DNA를 구성하는 데옥시리보오스(deoxyribose)는 2번 탄소에 H만 존재하지만 RNA를 구성하는 리보오스(ribose)는 2번 탄소에 -OH가 존재하는데요, 이 2'-OH기가 알칼리 조건에서 결정적인 역할을 합니다. 알칼리(OH⁻) 환경에서는 2'-OH가 탈양성자화(deprotonation) 되어 2'-O⁻(음이온)으로 변하는데요, 이 음이온이 같은 리보오스에 붙어 있는 인산기(phosphate)의 P 원자를 공격하게 되며 자기 촉매적 절단이 일어나고, 결과적으로 RNA의 포스포다이에스터 결합이 절단되어 뉴클레오타이드 단위로 분해됩니다. 즉 DNA는 2'-OH가 없어서 이런 내부 친핵성 공격이 불가능하며, 따라서 알칼리 조건에서도 포스포다이에스터 결합이 쉽게 절단되지 않아 구조가 훨씬 안정합니다.
1명 평가RNA는 리보오스에 있는 2'-수산기 때문에 알칼리 조건에서 쉽게 분해되는 것입니다.
반면, DNA의 당인 디옥시리보오스에는 이 2'-수산기가 없어 알칼리 조건에서 더 안정적이죠.
좀 더 자세히 분해 메커니즘을 설명 드리면 알칼리 조건에서는 용액에 수산기 이온이 풍부합니다. 이 이온은 RNA의 리보오스에 있는 2'-수산기에서 양성자를 제거해 2'-알콕사이드 이온을 형성합니다. 이렇게 생성된 2'-알콕사이드 이온은 강력한 친핵체가 되어 인접한 인산기를 공격합니다. 이 공격으로 인해 인산기가 일시적으로 5개의 산소 원자와 결합하는 전이 상태가 형성됩니다.
이 전이 상태는 불안정하기 때문에, 인산기와 5' 탄소 사이의 인산디에스테르 결합이 끊어지면서 RNA 골격이 절단됩니다. 이 반응은 2',3'-고리형 인산 중간체를 형성한 후,최종적으로 2'-인산 또는 3'-인산을 갖는 단일 뉴클레오타이드로 분해되는 것입니다.
RNA가 알칼리 조건에서 분해되는 이유는 리보스 당의 2번 탄소에 존재하는 하이드록실기(-OH) 때문입니다. 이 하이드록실기는 알칼리 환경에서 탈양성자화되어 강력한 친핵체 역할을 하며, 인접한 인산기에 결합된 포스포다이에스터 결합을 공격합니다. 이 과정으로 인해 RNA의 골격이 절단되면서 RNA 분자가 분해됩니다.