[분자생물학] 14.3 : splicing에서 snRNA의 역할

 

 

이번 포스트에서는 splicing 과정에서 snRNA의 역할에 대해 알아보도록 하자.

 

 

흥미롭게도 group I, II intron과 같은 녀석들의 경우 오로지 RNA들로만 구성되어 있음에도 불구하고 self-splicing이 가능함. 즉, 이를 바탕으로 spliceosome에서도 RNA 그 자체가 핵심적인 역할을 하고 단백질은 보조적인 역할만을 수행하지 않을까 하는 model을 세우게 됨.

 

 

 

 

 

위 그림의 왼쪽은 지금까지 우리가 봤던 spliceosome의 모습을, 오른쪽은 group II intron의 모습을 보여주고 있음. 보면 group II intron의 경우 매우 복잡한 구조를 만들게 되고, 결과적으로 splicing 시 관찰되는 lariat도 만들면서 splicing을 유발함. 그런데 이 모양이 spliceosome에서 RNA의 배열 모양과 거의 동일함.

 

 

이를 통해 정말 catalytic한 activity를 가지는 것은 RNA이고, 단백질은 RNA들이 group II intron에서와 같이 catalytic activity를 가질 수 잇게끔 (RNA conformation을 변화시켜서) 모양을 잡아주는 보조적인 역할을 수행하는 것이 아닐까 생각하게 됨.

 

 

 

이를 확인하기 위해 실제로 U2 snRNA, U6 snRNA, branchpoint가 포함된 intron과 catalytic activity를 도와주는 Mg2+ 같은 reagent만 넣어줘서 splicing이 일어나는지 여부를 관찰함. (즉, 단백질 없이 RNA와 reagent들만 넣어서 splicnig이 일어나는지 여부를 관찰함) 그 결과가 아래와 같음.

 

 

 

 

 

일단 위 그림 오른쪽 (a)에 나타난 것처럼 24시간동안 앞서 말한 물질들만을 넣어준 상태로 반응을 시켜봤더니 정체모를 RNA X가 만들어지는 것을 확인함. 그리고 이 RNA X가 (b), (c)에서와 같이 시간 경과에 따라, 그리고 U2, U6의 농도에 따라 점점 더 많이 만들어진다는 사실도 확인함.

 

즉 RNA X가 어떤 작용에 의해서 새로 형성되는 분임을 알게 됨. 한편 (d)의 lane 4에서는 RNA X를 90도로 5분간 가열해봄. 이 조건에서는 noncovalent bond가 다 끊어지게 됨. 그럼에도 불구하고 lane 4에서는 RNA X band가 여전히 관찰됨. 즉, 이 RNA X는 base-pairing 등으로 인해 만들어진 것이 아니라 catalytic effect에 의해 형성된 covalent bond에 의해 만들어진 녀석이라는 것을 알 수 있음.

 

 

그렇다면 RNA X의 정체는 무엇일까. RNA X의 정체는 위 그림 왼쪽의 (b) 구조임. 이 구조가 만들어지는 원리가 (a)에 나타나 있는데 이에 대해 간단히 살펴보자.

 

 

우선 처음에는 검은색 line(intron)의 중간부 branchpoint 부근과 U2의 서열이 상보적으로 결합하고 있고, U2와 U6의 서열이 상보적으로 결합하고 있음. 이 때 branchpoint 중 하나의 A 부분이 U2와 결합하지 못하고 bulge 형태로 붕 떠있는 것을 볼 수 있음. 이 A가(아무런 단백질의 도움 없이도) U6의 특정 phosphodiester bond를 공격하게 되고, 그 결과 (b)와 같이 U6와 intron의 A가 공유결합을 통해 연결된 구조체가 형성됨.

 

 

이 때 중요한 것은 단백질의 도움 없이 RNA들끼리 만으로도 촉매적인 반응을 유발시킬 수 있다는 것임.

 

 

 

 

다음 포스트에서는 spliceosome cycle에 대해 알아보자.