유전자보다 단백질이 더 많은 이유 -(2)
하나의 유전자로부터 다양한 엑손 조합이 생성되는 선택적 전사처리 과정을 중심으로 엑손 배열 방식에 따른 단백질 기능 차이
이거 좀 쉽게 설명해주실수잇나요??
그리고 특정 스플라이싱 패턴이 암진단에 이용되나요??
안녕하세요.
네, 질문해주신 것처럼 유전자보다 단백질이 더 많은 이유는 선택적 스플라이싱과 관련이 있습니다. 유전자는 그대로 단백질이 되는 것이 아니라, 전사 → RNA 가공 → 번역이라는 단계를 거칩니다. 이때 원래 하나의 유전자가 엑손 1 – 엑손 2 – 엑손 3 – 엑손 4으로 이루어져 있다고 가정했을 때, 일반적인 경우라면 엑손 1~4를 모두 이어서 하나의 단백질이 만들어집니다. 그런데 선택적 스플라이싱이 일어나면 엑손 1 + 2 + 4, 엑손 1 + 3 + 4, 엑손 1 + 4, 엑손 1 + 2 + 3 + 4와 같이 다양한 조합이 생성됩니다. 즉, 같은 유전자지만 엑손을 어떤 조합으로 이어 붙이느냐에 따라 서로 다른 mRNA가 만들어지고, 그 결과 기능이 다른 단백질이 생성되는 것입니다.
또한 특정 스플라이싱 패턴이 암 진단에 실제로 이미 사용되고 있고, 매우 중요한 진단·예후 지표입니다. 암세포의 특징 중 하나는 정상적인 스플라이싱 조절이 깨진다는 점인데요, 정상적인 세포에서는 필요한 시점에 필요한 엑손 조합만 선택됩니다. 반면에 암세포에서는 비정상적인 엑손을 포함하거나, 중요한 엑손의 소실되거나, 암 촉진 단백질이 만들어지는 스플라이싱 패턴이 나타납니다. 대표적인 예시로는 BCL-X 유전자가 있는데요 정상 스플라이싱이 나타나면 세포 사멸을 유도하는 단백질을 생성하지만 암 특이적 스플라이싱이 나타날 경우 세포 사멸을 억제하는 단백질을 생산합니다. 이때 이 스플라이싱 비율이 암의 진행성과 연관됩니다. 감사합니다.
하나의 유전자에서 필요한 엑손만 골라 조합하는 선택적 스플라이싱은 비유하자면 마치 레고 부품을 갈아 끼워 무엇인가를 만드는 것과 비슷합니다.
이 과정에서 특정 엑손이 포함되거나 빠지면 단백질의 입체 구조가 변하게 되고, 특정 신호에 반응하는 스위치가 생기거나 단백질의 활동 장소가 완전히 달라지게 됩니다.
심지어 같은 유전자라도 조합에 따라 세포 사멸을 억제하거나 촉진하는 정반대의 기능을 수행하기도 하죠.
암세포는 이러한 시스템을 악용해 성장에 유리한 변이 단백질을 만들어내는데, 정상 세포에는 없는 특이한 엑손 조합(mRNA)이 암 진단에서는 상당히 중요한 요소가 됩니다.
이를 분석하면 암의 발생 여부는 물론, 진행 단계나 특정 항암제에 대한 반응성까지 예측할 수 있어 정밀 의료 및 조기 진단에 매우 중요하게 활용되고 있죠.
하나의 유전자가 여러 단백질을 만드는 핵심 기전은 선택적 스플라이싱으로 유전자의 비암호화 부위인 인트론을 제거하고 암호화 부위인 엑손을 서로 다른 조합으로 연결함으로써 염기서열은 같아도 기능이 다른 여러 종류의 단백질을 합성하는 원리입니다. 엑손의 배열 방식에 따라 단백질의 입체 구조가 변하면 특정 수용체와의 결합력이나 효소 활성 부위가 달라져 생체 내에서 전혀 다른 생리학적 역할을 수행하게 됩니다. 이러한 스플라이싱 과정의 오류나 특정 패턴은 암세포의 증식과 전이를 촉진하는 비정상적인 단백질을 생성하기 때문에 실제로 암 조직에서만 발견되는 특이한 스플라이싱 변이를 분석하여 조기 진단이나 예후 판정에 활용하는 정밀 의료 기술이 활발히 연구되고 있습니다.
안녕하세요. 이상현 전문가입니다.
하나의 유전자는 엑손을 서로 다르게 이어붙이는 선택적인 스플라이싱으로 구조기능이 다른
여러 단백질들을 만들고, 이런 특정 스플라이싱 패턴은 실제로 암의 진단이나
예후 마커로 활용되기도 합니다.
감사합니다.