RNAi는 RNA-induced silencing complex (RISC)에 依한 調節을 받는, RNA에 依存的인 遺傳子 沈默 (gene silencing) 過程으로써, 짧은 이中 가닥 RNA 分子(double-stranded RNA molecules)이 細胞質에서 RISC의 構成 要素인 argonaute 와 相互作用을 함으로써 開始된다. dsRNA가 外因性日 때 (exogenous - 다시 말해, 바이러스 感染에 依한 것이거나 實驗室에서 合成된 것일 때) RNA는 곧바로 細胞質로 移動하며 Dicer 酵素에 依해 짧은 조각으로 切斷된다. 開始를 媒介하는 dsRNA는 또한 게놈(genome)의 RNA 코딩 遺傳子(RNA-coding gene)에서 發現하는 pre- microRNA 의 形態로 細胞 內 由來(endogenous)일 수도 있다. 이와 같은 遺傳子로부터 由來한 1次 轉寫體 는 核 속에서 stem-loop 構造를 이룬 다음, 細胞質 쪽으로 放出되어 Dicer에 依해 切斷된다. 앞에서 言及된 內因性과 外因性 dsRNA 經路 모두 RISC 複合體와 맞닥뜨리게 된다. ^[3]

dsRNA의 切斷 編輯

于先, Dicer라는 리보핵산 加水分解酵素 (ribonuclease) 蛋白質이 dsRNA에 依해 活性化 ^[4] 된 다음 여기에 붙어, dsRNA를 若干의 單一 가닥 末端이 包含된 21~25 鹽基雙 程度의 길이들로 이루어진 二重 가닥 조각들로 分解하며, 이로써 RNAi 過程이 開始된다. ^{[5] [6] [7] [8]} 왜 21~25 鹽基雙 程度의 길이가 가장 適當한지에 關한 生物情報學 的인 硏究가 여러 種에 걸쳐 이루어졌으며, 그 結果 이 程度의 길이에서 標的 遺傳子에 對한 特異性이 극대화됨과 同時에 非特異的인 效果는 最小化된다는 事實이 提案되었다. ^[9] 이렇게 만들어진 짧은 이中 가닥으로 된 조각을 small interfering RNA (siRNA)라 부르며, 이들 가닥은 뒤이어 單一 가닥으로 分離되어 RISC 複合體에 編入된다. RISC에 統合된 以後 siRNA는 標的 mRNA에 相補的인 雙을 이루어 mRNA의 絶斷을 誘導하여 標的 mRNA가 飜譯 過程에서 鑄型으로 기능하는 것을 막는다. ^[10]

外部에서 由來한 dsRNA가 探知되면 이 dsRNA에는 dicer를 活性化하는, C. elegans 에서는 RDE-4, Drosophila 에서는 R2D2로 알려진 效果器 蛋白質(effector protein)이 結合한다. 이와 같은 蛋白質들은 길이가 긴 dsRNA에만 結合하여 뒤이어 切斷된 siRNA를 RISC 複合體에 傳達한다. ^[11] 이와 같은 길이의 dsRNA에서 어떻게 特異性이 實現되는지를 說明하는 具體的인 期作은 아직 알려져 있지 않다. ^[12]

C. elegans 에서, 이와 같은 開始 反應은 dicer에 依해 直接 生成된, 달리 表現하면 1次 siRNA들을 鑄型으로 한 '2次 siRNA'들을 合成하는 方式으로 細胞 內에서 增幅된다. ^[13] 이들 siRNA들은 dicer에 依해 直接 生成된 siRNA와는 構造的으로 相異하며 RNA-依存性 RNA 重合酵素 (RNA-dependent RNA polymerase, RdRP)에 依해 合成되는 것으로 推定된다. ^{[14] [15]}

MicroRNA 編輯

MicroRNA (miRNA)는 特히 發生 過程 에서 遺傳子 發現 의 調節을 補助하는 비飜譯 RNA (non-coding RNA)를 말한다. ^{[16] [17]} 넓게 보았을 때 RNA 干涉 現象은 外來의 dsRNA에 依한 것 뿐만 아니라 miRNA에 依해 內因性으로 誘導된(endogenously induced) 遺傳子 沈默 (gene silencing) 效果를 모두 包含한다. 成熟한 miRNA(Mature miRNA)는 體外에서 由來한 dsRNA로부터 形成된 siRNA와 構造的으로 類似하지만, 이 狀態에 이르기 前 miRNA에 對해 廣範圍한 前事後 變形 (post-transcriptional modification)이 이루어져야 한다. miRNA는 이보다 훨씬 긴 길이로 이루어진 pri-miRNA 라 불리는 1次 轉寫體 가, 核 속에서 RNase III 酵素인 Drosha 와 dsRNA 結合 蛋白質인 Pasha 로 이루어진 microprocessor complex에 依해 鹽基序列 70個 길이의 stem-loop 構造를 지닌 pre-miRNA 로 變換되는 過程을 거쳐서 만들어진다. 이렇게 만들어진 pre-miRNA의 二重가닥 部分은 以後 RISC 複合體로 統合되며, 따라서 miRNA와 siRNA는 이들 分子들이 처음 만들어지는 過程 以後의 細胞 내 期作이 同一해진다. ^[18]

• 參考 그림?: miRNA의 合成 經路

한便 긴 dsRNA로부터 由來한 siRNA의 特性이 miRNA의 特性과 完全히 一致하는 것은 아니다. miRNA에는 特히 動物에서 標的 遺傳子에 不完全하게 結合하는 性質이 있어 相補的으로 비슷한 序列을 지닌 수많은 mRNA 飜譯의 抑制가 可能하다. 反面에, siRNA는 自身의 序列과 完全히 들어맞는 序列을 지닌 特定한 標的에만 結合한다. ^[19] Drosophila 와 C. elegans 共通으로 miRNA와 siRNA는 獨立的인 argonaute 蛋白質과 dicer 酵素의 作用을 거쳐 만들어진다. ^{[20] [21]}

免疫 編輯

RNA 干涉 現象은, 바이러스를 비롯한 體外에서 由來한 遺傳 物質에 對한 免疫 反應에 核心的인 部分을 擔當한다. 特히 植物에서는 轉位因子 (transposon)에 依한 自己增殖(self-propagation)을 防止하는 것으로 알려져 있다. ^[22] 애기長대 ( Arabidopsis thaliana )와 같은 植物의 境遇, 서로 다른 種類의 바이러스에 露出되었을 때 그 바이러스에 特異的인, dicer와 相同性 이 있는 物質들이 發現된다. ^[23] RNAi 經路가 完全히 理解되기 以前에도, 遺傳子 沈默(gene silencing) 現象이 植物體 全體로 擴散되며, 移植 을 통해 줄기(stock)로부터 어린 가지(scion)로 移轉이 可能하다는 것이 알려져 있었다. ^[24] 이와 같은 現象은 植物體 內의 適應免疫界의 一部로 作用하여, 바이러스에 局所的으로 露出되었다 할지라도 反應은 全體的으로 일어나게 된다. ^[25] 한便, 相當數의 植物 바이러스는 植物 細胞에서의 RNAi 反應을 抑制하기 위한 基作들을 발달시켰으며 ^[26] , dicer의 作用으로 만들어진 (若干의 單一 가닥 突出部 末端을 지닌) 짧은 이中 가닥의 RNA 조각에 結合하는 바이러스 蛋白質이 이에 該當한다. ^[27] 어떤 植物들에서는 몇몇 박테리아에 依한 感染에 對應하기 위해 體內 由來의 siRNA를 發現하기도 한다. ^[28] 이와 같은 作用은 病原體에 感染되었을 때 追加的인 感染을 度울지도 모르는 宿主의 代謝 作用을 抑制하는 期作의 一部일 것이다. ^[29]

비록 動物에서는 植物에서처럼 다양한 種類의 dicer 酵素를 生成하지 않지만, 몇몇 種에서 또한 바이러스 感染에 對處하기 위한 方法으로서 RNAi 現象이 일어나는 것이 確認되었다. 醋파리 ( Drosophila ) 幼蟲과 聖體 모두 RNA 干涉 現象이 바이러스 感染에 對한 內在免疫 의 重要한 部分을 차지하며, 實際로 이와 같은 方式으로 Drosophila X 바이러스 와 같은 病原菌에 對應한다는 事實이 알려져 있다. ^{[30] [31]} 예쁜꼬마선충 ( C. elegans )의 境遇, 바이러스 또는 寄生蟲에 感染되었을 때 argonaute 蛋白質의 機能이 亢進되어 RNAi 經路가 科發現되는 方式으로 바이러스 感染에 對한 抵抗性을 나타낸다. ^{[32] [33]}

哺乳類의 內在免疫 反應으로서의 RNA 干涉 現象은 아직 잘 알려져 있지 않으며, 蓄積된 데이터 또한 많지 않다. 하지만, 哺乳類 細胞에서의 RNAi 反應을 抑制하는 機能을 갖춘 遺傳子를 暗號化하는 바이러스가 存在한다는 事實은 哺乳類 또한 RNAi에 依存的인 免疫反應을 지니고 있을 것이라는 推定을 可能케 해 준다. ^{[34] [35]} 하지만, RNAi에 依해 媒介되는 免疫 反應 自體가 그다지 잘 立證되어 있지 않다는 것이 問題라 할 수 있다. ^[36] 哺乳類 바이러스 또한 RNAi를 回避하기 위한 機能을 갖추고 있으며, 헤르페스 바이러스 (herpes virus)가 體內에 潛伏하기 爲해 miRNA를 發現하여 異質染色質 (heterochromatin)과 같은 形態를 形成하는 것이 그 例일 것이다. ^[37] ...

遺傳子 發現의 減少(Downregulation) 編輯

인트론 miRNA(Intronic miRNA)와 遺傳子間 miRNA(intergenic miRNA) 모두를 아우르는, 體內에서 發現된 miRNA들은 飜譯 抑制 課程이라든지, 形態 形成(morphogenesis) 時間을 調節하거나 줄기細胞 와 같이 未分化되거나 不換傳하게 分化된 細胞 類型을 維持하는 等의 發生 過程을 調節하는 데 가장 重要한 役割을 擔當한다. ^[38] 體內에서 發現된 miRNA가 遺傳子 發現의 減少에 寄與하는 過程이 1993年 C. elegans 를 통해 밝혀졌다. ^[39] 植物에서는 이와 類似한 例로써, 애기長대 ( Arabidopsis )의 "JAW microRNA"가 植物의 模樣을 調節하는 여러 遺傳子의 調節에 關與한다는 事實이 確認된 바 있다. ^[40] 植物에서 miRNA에 依해 調節받는 遺傳子의 大部分이 戰士人者 들이다. ^[41] 이들 個體에서의 miRNA 活性은 F-box 蛋白質 뿐만 아니라 戰士人者들을 包含하는 核心的인 調節 遺傳子(regulatory gene)의 發現을 調節함으로써 全體的인 遺傳子 間의 連結 고리를 調節하며, 相當히 廣範圍하다고 할 수 있다. ^[42] 人間을 包含하는 많은 種에서 miRNA는 腫瘍 (tumor) 形成이나 細胞週期 調節 障礙(dysregulation)의 原因이 되기도 한다. 따라서, miRNA는 腫瘍遺傳子 (oncogene)와 腫瘍抑制遺傳子 (tumor suppressor)의 機能 모두를 遂行한다고 볼 수 있다. ^[43]

遺傳子 發現의 增加 (Upregulation) 編輯

프로모터에 部分的으로 相補的인 RNA 序列들(siRNA와 miRNA)은 遺傳子의 戰士量을 증가시킬 수 있으며 RNA activation 이라 불린다. 이들 RNA들이 어떻게 遺傳子의 發現을 增加시킬 수 있는지에 關한 部分的인 매커니즘이 알려져 있다. 이 때 dicer 와 argonaute 가 關與하며, 히스톤이 脫메틸化 된다. ^{[44] [45]}