진핵의 RNA 중합 효소별 차이점은 무엇인가요?
안녕하세요. 진핵생물 같은 경우에는 세종류의 RNA 중합효소를 가지고 있다고 하던데요, 각각의 중합효소가 어떠한 차이를 가지고 있길래 서로 다른 RNA를 합성할 수 있는 것인지 궁금합니다.
진핵생물은 세 종류의 RNA 중합효소를 가지며, 각각 합성하는 RNA 종류, 위치, 프로모터 인식 방식에서 차이를 보입니다.
RNA중합효소1은 주로 핵소체에서 리보솜RNA(rRNA)의 전구체를 합성하며, 세포의 성장에 필수적인 리보솜 구축에 관여합니다.
RNA중합효소2는 핵질에서 mRNA와 일부 작은 핵 RNA(snRNA, miRNA)를 합성합니다. 단백질 정보를 암호화하는 유전자의 전사를 담당하며, 가장 복잡한 전사 인자(GTFs) 복합체를 필요로 합니다.
RNA중합효소3은 핵질에서 tRNA, 5SrRNA 등 작은 기능성 RNA들을 합성합니다. 이들은 번역 및 리보솜 구성에 관여합니다.
이러한 분화는 유전자 발현을 독립적으로, 그리고 효율적으로 조절하여 세포가 다양한 조건에 유연하게 대응하도록 해주는데, 특히 RNA중합효소2는 가장 정교하고 광범위한 조절을 받습니다.
진핵생물의 세 가지 RNA 중합효소는 단백질 소단위체 구성과 입체 구조의 차이로 인해 각기 다른 전사 인자 및 프로모터 DNA 서열을 특이적으로 인식하여 결합하므로 서로 다른 종류의 RNA를 합성하게 됩니다. RNA 중합효소 I은 인에서 리보솜 RNA의 전구체를 전사하고, RNA 중합효소 II는 핵질에서 단백질 정보를 담은 전령 RNA와 마이크로 RNA 등을 전사하며, RNA 중합효소 III는 전이 RNA와 5S 리보솜 RNA 같은 크기가 작은 RNA를 주로 전사합니다. 이러한 기능적 차이는 각 효소가 알파-아마니틴 같은 특정 저해제에 반응하는 민감도가 다르거나 중합효소 II만이 카르복실 말단 도메인을 가지는 등 생화학적 구조가 서로 다르게 진화했기 때문에 발생합니다.
안녕하세요.
질문해주신 진핵세포는 복잡한 유전자 조절 체계를 갖추고 있기 때문에 서로 다른 종류의 RNA를 합성하기 위해 RNA 중합효소 I, II, III의 세 가지 종류를 사용합니다.
이들 효소는 구조적 특성, 인식하는 프로모터, 필요한 전사인자, 생성하는 RNA 종류가 모두 다르기 때문에 자연스럽게 역할이 분업되어 있는데요, 먼저 RNA 중합효소 I은 핵소체에서 주로 작동하며 rDNA 반복 유전자의 특수한 프로모터만을 인식해 18S, 5.8S, 28S rRNA로 이어지는 45S rRNA 전구체를 전사합니다. rRNA는 세포 내 RNA의 대부분을 차지하기 때문에 이 효소는 빠르고 효율적인 전사에 최적화되어 있습니다.
다음으로 RNA 중합효소 II는 세 효소 중 가장 복잡한 구조를 가지고 있으며 특히 CTD라는 독특한 꼬리 구조가 있어 전사 개시, 신장, 종결뿐 아니라 mRNA의 5’ 캡 형성, 스플라이싱, poly(A) tail 부착과 같은 후처리까지 조절합니다. 이 효소는 다양한 프로모터를 직접 인식하지 못하기 때문에 TFIIA, TFIIB, TFIID 등 여러 기본 전사인자의 도움을 받아 단백질 코딩 유전자에서 mRNA를 전사합니다. 또한 대부분의 miRNA, snoRNA, snRNA 일부도 이 효소에 의해 전사됩니다.
마지막으로 RNA 중합효소 III는 짧고 반복적인 구조를 지닌 RNA를 전사하는 데 특화되어 있으며 tRNA, 5S rRNA, 그리고 몇 가지 소형 RNA를 생성합니다. 이 효소가 작동하는 유전자들은 독특하게도 프로모터가 유전자 내부에 존재하는 경우가 많아, TFIIIA, TFIIIB, TFIIIC 같은 특수한 전사인자를 통해 정확히 표적 유전자에 결합합니다.
이러한 차이들 때문에 각 RNA 중합효소는 서로 다른 종류의 RNA만을 선택적으로 합성하며, 전사 과정의 세부 조절 방식 또한 효소별로 다르게 이루어집니다. 감사합니다.