[분자생물학] 11.6 : class I factors

 

 

이번 포스트에서는 class I factor들에 대해 알아보자.

 

 

 

rRNA gene의 전사를 위해 형성되는 preinitiation complex는 class 2에서보다 훨씬 단순함. class 1에서 preinitiation complex는 RNA polymerase I, core-binding factor(사람의 경우 SL1, 사람을 제외한 나머지에서는 TIF-IB), UPE-binding factor(mammal의 경우 upstream-binding factor[UBF], yeast의 경우 upstream activating factor[UAF])의 세가지 녀석들로 이루어져 있음.

 

 

core-binding factor

 

사람의 경우 SL1이 core-binding factor임. 이 core-binding factor는 species-specificity를 가져서 종마다 조금씩 다 다른데, 앞서 class I promoter도 종마다 조금씩 달랐던 것을 기억한다면 이 species-specificity가 조금 더 납득될것임.

 

 

core-binding factor는 핵심적 transcription factor이며 RNA polymerase I의 recruit을 위해 꼭 필요함.

 

 

 

 

이와 관련된 실험 결과를 살펴보자. 우선 위 실험은 core-binding factor 중 TIF-IB와 관련된 promoter site를 대상으로 수행함. 기본적인 실험 idea는 TIF-IB가 붙는 site와 transcription start site 사이에 insertion 혹은 deletion을 수행했을 때 전사체의 길이가 어떻게 변하는지를 관찰하는 것임. 이 때 +로 표시된 것은 insertion을, -로 표시된 것은 deletion을 의미함.

 

 

보면 0에 비해 insertion 또는 deletion됨에 따라 전사체 길이가 바뀌게 되며, 특히 deletion될수록 전사체의 길이가 짧아지고, insertion될수록 전사체의 길이가 길어진다는 것을 알 수 있음. 이를 통해 TIF-IB가 전사 시작부위를 결정하는 데 있어 매우 중요하다는 것을 알 수 있음.

 

 

 

upstream-binding factor(UBF)

 

 

UBF는 core binding factor가 core promoter element에 붙도록 도와주는 assembly factor로 작동함. (이 때 assembly factor는 다른 protein들이 특정 부분에 잘 붙도록 도와주는 factor들을 통칭하는 용어임)

 

 

 

 

 

이와 관련된 footprinting 실험 결과를 살펴보자. 우선 (a)의 경우 RNA polymerase I과 UBF가 같이 첨가된 것으로 표시됨. 즉, 이 경우 UBF가 partially purify된 것이어서 결과가 그다지 명확하지 않음. 그러므로 UBF가 완전히 purify된 (b)의 결과를 중점적으로 살펴보자.

 

 

우선 1과 6을 비교해보자. 1은 UBF와 SL1을 다 넣지 않은 것이고 6은 SL1만 넣어준 것임. 이 때 두 결과가 거의 동일함. 이를 통해 SL1 단독으로는 DNA에 잘 붙지 못한다는 것을 알 수 있음.

 

 

 

다음으로 2번 결과를 살펴보자. 이 경우 UBF만 넣어준 것인데, 미세하지만 1과 조금 pattern이 달라지고 중간중간에 작은 footprint가 나타남을 확인 가능함. 더불어 중간중간에 hypersensitive해진 부분도 보임. hypersensitive해졌다는 말은 UBF와 DNA간의 상호작용에 의해 DNA의 구조가 바뀌었음을 암시함.

 

즉, 어떤 방식으로든 UBF가 DNA와 단독으로 상호작용할 수는 있다는 것을 알 수 있음. 이후 4, 5 결과를 보면 UBF와 SL1을 같이 넣어준 경우 매우 뚜렷한 footprint가 관찰됨을 확인 가능함.

 

 

이를 통해 UBF가 SL1의 DNA binding을 도와주는 역할을 주로 수행한다는 것을 알 수 있음.

 

 

 

 

이제 또 다른 실험 결과를 살펴보자. 이 실험은 UBF, SL1에 의해 전사가 촉진되는지 여부를 확인하는데 목적이 있음.

 

 

 

lane 1을 보면 RNA polymerase I과 UBF만 넣어줬을 때는 전사가 거의 일어나지 않음. 반면 lane 2를 보면 RNA polymerase I과 SL1만 넣어줬을 때는 minimal 하게나마 전사가 일어남. 앞서의 결과와 함께 이 결과를 생각해보면, UBF가 없을 시 SL1이 DNA에 잘 binding하지 못하기는 하나 SL1만 있어도 최소한의 전사는 일어나게 됨.

 

 

물론 lane 3, 4를 보면 SL1, RNA polymerase I과 함께 UBF를 넣어줄 경우 전사가 훨씬 효율적으로 잘 일어나는 것을 볼 수 있음.

 

 

이 때 흥미롭게도 위 그림 아래에 나타난 것과 같이 UPE 부분을 제대로 기능하지 못하게 만들어도 UBF에 의한 전사 촉진은 거의 그대로 일어나는 것을 확인 가능함.

 

이는 UBF와 SL1이 만드는 complex에 의해 UBF binding site인 UPE가 없더라도 UBF가 preinitiation complex로 조립되게 되고, 결과적으로 전사를 촉진할 수 있기 때문일 것으로 생각됨. (class 2에서 TATA box가 없더라도 TBP가 assembly되는 것과 매우 유사)

 

 

 

한편 SL1은 TBP와 TAF들(TAF1110, TAFI63, TAFI48)로 구성되어 있음. 이 때 꼭 기억해둬야 할 것은 SL1 내부에 TBP가 들어 있다는 것이며, 앞서 본 것처럼 TBP 활성을 없애줬을 때 RNA polymerase I에 의한 전사도 제대로 일어나지 않는 것이 이 때문임.

 

 

 

다음 포스트에서는 class III factor들에 대해 알아보자.