| 칭화대학교, 스플라이세오솜 연구 성과 | ||
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 2016년 7월 21일, 칭화대학교(清华大学) 스이궁(施一公, Yigong Shi) 원사 과제팀은 스플라이세오솜(spliceosome) 관련 연구에서 성과를 취득하였고 두편의 논문을 동일(同日)에 “Science” 저널에 발표하였다. 2016년 초, 스이궁 원사는 칭화대학교 생명과학학원, 중국과학원 상하이(上海)생명과학연구원은 해상도가 3.8Å인 U4/U6.U5 tri-snRNP 3차원 구조를 획득하였다고 발표하였는데 이는 스플라이세오솜 조립과 촉매 작용에 대해 새로운 의견을 제공하였다. DNA는 모든 생물체 유전자정보의 매개체이다. 유전자의 DNA 특정구역은 단백질 조립에 필요한 정보를 가지고 있다. 진핵생물에서 대다수의 유전자는 모자익형(Mosaicism) 모델로 구성되었는데 이는 단백질 암호화(Encoding protein)의 DNA부분과 비번역(Non-coding) 부분이 간격적으로 교차되는 것을 가리킨다. 단백질 암호화를 위하여 유전자는 pre-mRNA로 전사되고 RNA 분자에서 비번역 부분을 제거하고 암호화 부분을 접합시켜 mRNA를 생성하게 된다. 이로써 완성된 RNA는 단백질 합성에 참여한다. 그중, 가장 중요한 부분인 RNA 완성과정을 ‘RNA 스플라이싱(RNA splicing)’이라고 부른다. 최소 15%에 달하는 인류질병은 스플라이싱 오류에 의해 발생되는 것이다. 스플라이세오솜은 일종의 동적이고 복잡한 RNA-단백질 대분자복합체이다. 그 침강계수(Sedimentation Coefficient)는 약 60S이고 U1, U2, U4, U5와 U6 등 5개의 snRNP와 여러가지 기타 단백질로 구성된다. snRNP마다 하나의 snRNA와 여러개 혹은 십여개의 단백질로 구성된다. 스플라이싱 과정에서 스플라이세오솜을 구성하고 있는 대량의 단백질과 핵산분자는 고도의 정확한 순서로 결합(Binding)과 해중합(Depolymerization)을 진행한다. 이러한 과정에서 대규모의 구조 재결합이 발생한다. 우선 U1이 인트론(intron)의 5’스플라이스 포인트(Splice point)에 접합하여 복합체 E를 형성한 후 U2가 Branch site(BS)에 접합하여 복합체 A를 형성한다. 그리고 U4/U6.U5 tri-snRNP과 결합하여 복합체 B를 형성한다. U1, U4의 연속적 해리(Dissociation)와 더불어 스플라이세오는 최종적으로 활성화된 복합체 Bact와 촉매작용을 하는 복합체 B*를 형성한다. U6/U2는 촉매 에스터(Catalytic ester) 연쇄이동반응(transfer reaction)을 하여 5’ 스플라이스 포인트와 연결이 끊어지고 인트론은 올가미구조(Lariat structure)를 형성한다. 이는 제1단계의 촉매반응을 완료하고 U2, U5, U6와 인트론 올가미구조를 포함한 복합체 C를 형성한다. 제2단계는 에스테르 결합전이반응(Transesterification)이다. 이는 인트론 3’ 포인트가 끊겨지고 엑손(exon)이 연결된다. 새로운 “Structure of a yeast catalytically activated spliceosome at 3.5 Å resolution”이라는 논문에서는 극저온전자현미경(cryo-EM)으로 맥주효모균(Saccharomyces cerevisiae)의 촉매 활성화 스플라이세오솜(복합체 Bact)의 원자구조를 확정하였는데 그 해상도는 3.52Å에 달한다. 최종으로 결정한 모델에는 U2 snRNP, U5 snRNP, U6 snRNA, NTc, NTC related(NTR)와 71개의 Pre-mRNA 분자, 38개의 단백질(13,505개의 아미노산)이 포함되며 결합되는 분자량은 1.6메가달톤(Megadalton)에 달한다. 두번째 “Structure of a yeast catalytic step I spliceosome at 3.4 Å resolution”이라는 논문에서는 극저온전자현미경으로 평균 해상도가 3.4Å에 달하는 맥주효모균 촉매반응 제1단계 스플라이세오솜(복합체C)의 원자구조를 확정하였다. 그 구조특징은은 제1단계 촉매반응을 거친 스플라이세오솜의 형성을 설명해주었고 또한 제2단계의 에스테르 결합전이반응에 필요한 구조적 변화를 예측하였다. 정보출처 : http://www.ebiotrade.com/newsf/read.asp?page=2016722104354818 |
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