전사 시에는 RNA 중합효소만 있으면 되는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. DNA 복제를 할 때에는 헬리카아제, 프리마아제, SSBP 등 다양한 부가적인 요소들이 필요한데요 반면에 전사 시에는 RNA 중합효소만 있으면 되는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 정연수 수의사입니다.
DNA는 이중 가닥으로 복제시에 상당히 긴 구간을 개방한 상태로 유지해야 한다는 점과 두 가닥 모두를 복제해야 한다는 다소 복잡한 기전입니다. 하지만, 이에 비하여 mRNA를 만드는 전사는 두 가닥중 하나의 가닥만 읽고 전사를 한다는 점에서 복제보다는 다소 간단하며, 특히 mRNA 중합효소가 헬리카아제, 프리마아제 등의 기능을 모두 가지고 있기 때문에 별도의 효소가 필요 없습니다.
먼저 DNA복제는 전체 게놈을 복사하며 매우 높은 정확성이 요구됩니다.
반면 전사는 특정 유전자를 일시적으로 복사하는 것이죠.
또한 DNA중합효소는 합성을 시작하기 위해 프라이머가 필요하므로 프리마아제가 필수인데 반해 RNA중합효소는 스스로 DNA의 프로모터를 인식하고 합성을 시작할 수 있어 별도의 프라이머가 필요 없습니다.
그리고 복제 시에는 DNA 전체를 풀어야 하므로 헬리카아제와 풀린 가닥을 안정화하는 SSBP가 필요하지만 전사는 RNA중합효소가 유전자 부분만 국소적으로 풀었다가 다시 감는 기능을 스스로 수행합니다.
마지막으로 DNA복제는 역평행 구조 때문에 지연 가닥이 생겨 리가아제 등 복잡한 요소가 추가되지만, 전사는 DNA의 한 가닥만 주형으로 사용하며 연속적으로 RNA를 합성하므로 단순합니다.
결론적으로, RNA중합효소는 복제에 필요한 여러 보조 효소의 기능을 자체적으로 통합하여 수행할 수 있는 것이죠.
전사 시 RNA 중합효소만으로 충분한 이유는 DNA 복제와 달리 RNA 중합효소가 스스로 새로운 RNA 사슬의 합성을 개시할 수 있는 능력이 있어 시발체인 프리마아제가 필요 없기 때문입니다. 또한 RNA 중합효소는 자체적으로 DNA 이중 가닥을 일시적으로 풀어주는 헬리카아제와 유사한 활성을 가지고 있어 전사에 필요한 아주 작은 영역인 전사 거품을 국소적으로 형성하고 해제하는 역할을 동시에 수행하며, 복제와 같이 전 게놈을 영구적으로 분리하거나 안정화할 필요가 없으므로 SSBP와 같은 보조 단백질이 요구되지 않습니다.
안녕하세요.
RNA 전사 과정에서는 DNA 복제와 달리 RNA 중합효소 자체가 이중가닥 DNA를 열고 주형 가닥을 읽을 수 있는 구조적, 효소적 능력을 함께 가지고 있기 때문에, 별도의 헬리카아제나 SSB 단백질과 같은 보조 효소가 필수적으로 요구되지 않습니다.
RNA 중합효소는 DNA에 결합하는 순간부터 특정 부위를 비틀어 국소적으로 이중나선을 분리하고, 약 12~14염기 정도의 작은 전사 버블을 스스로 유지할 수 있습니다. 이 정도의 열림이면 RNA 합성이 충분히 진행되므로 DNA 복제처럼 대규모의 지속적 개방이 필요하지 않습니다. 또한 전사는 DNA 한 가닥만을 읽어 짧은 구간에서 RNA를 합성하기 때문에, 두 가닥이 계속해서 노출되지 않아도 되고, 이를 보호하기 위한 SSB 단백질도 요구되지 않습니다.
반면 DNA 복제는 게놈 전체를 정확히 복제해야 하므로 매우 긴 범위의 이중가닥을 지속적으로 풀어야 하고, 두 가닥이 동시에 주형으로 사용되기 때문에 안정한 단일가닥 상태를 유지할 필요가 있어 여러 보조 단백질이 필요합니다. 특히 복제는 빠른 속도로 진행되므로 헬리카아제가 지속적이고 강력하게 DNA를 풀어줘야 하고, 노출된 단일가닥 DNA는 쉽게 재결합하거나 분해될 위험이 있어 SSB 단백질이 이를 안정화해야 할 필요가 있습니다.
이와 달리 전사는 비교적 느리게 진행되며, 필요한 부분만 선택적으로 열리고 닫히므로 RNA 중합효소의 기본 기능만으로도 충분히 이중나선을 부분적으로 열어 주형을 읽고 RNA를 합성할 수 있습니다. 감사합니다.