유전자 발현과정(전사/번역) 과 RNAi 에 대한 이야기

 

유전자 치료제 분야에서 근무를 하게되면서 너무나도 많이 들어본 용어 RNAi에 대해 이야기 해보고자 합니다. 저도 처음에 RNAi, siRNA, mRNA 등 비슷하게 생긴 단어가 너무나도 많아 헷갈렸던 적이 있었죠..

 

 

 

"RNAi = RNA interference" 은 현상을 나타내는 단어입니다.

DNA가 단백질 발현을 못하도록 간섭 받게 되는 메커니즘 이라고 이해하면 쉬울 것 같아요. 

RNAi를 설명하기에 앞서 DNA가 왜 중요한지 먼저 설명드리고자 합니다.

 

 

 

 

DNA가 중요한 이유

유전자는 특정한 신체 형질을 결정하며 생명 유지에 필요한 필수적인 정보를 담고 있습니다. 

DNA는 한 세대에서 다음 세대로 이어지는 모든 생명체의 삶을 위한 설명서와 같습니다.

 

DNA에는 수많은 유전 정보들이 내재되어 있고, 이를 단백질로 발현시켜 우리 신체의 일부분을 형성하게 됩니다.

조금 더 구체적으로 설명드려보면,,

세포의 발현 과정은 DNA -> RNA -> 단백질 순으로 진행되며, 세포핵 내에서의 전사 과정을 통해 시작하게됩니다.

 

 

유전 정보의 중심원리(Central Dogma)

 

 

*전사과정 : DNA 의 이중 나선 구조가 풀려 하나의 가닥에서 유전정보를 스캔하여 mRNA로 유전 정보를 복제해내는 과정.

(세포 핵 내에서 전사과정이 일어남.)

 

DNA의 전사 과정을 통해 mRNA  발현, 유전 정보 전달 목적

 

세포핵 내에서 전사된 mRNA 를 세포핵 밖으로 전달한 뒤, 유전정보를 번역하는 과정을 거치게 됩니다. 

mRNA의 유전 정보를 번역하는 과정? 그게 뭐지?

라고 생각 하실 수 있어서 조금 더 구체적으로 설명해보자면..

 

 

 

 

mRNA의 유전 정보를 번역하는 과정

 

 

 

mRNA은 세포핵 밖에서 단백질 합성 물질인 리보솜과 결합하게 되고,

이 때 tRNA(transfer RNA)라는 아미노산 전달체가 아미노산을 리보솜으로 운반해 오면서 mRNA의 유전정보 염기 서열 3개와 상보적인 결합을 가지게 됩니다.

위 그림에서 처럼 mRNA에 전사 되어있는 유전 정보에 AUG라는 유전정보가 있다면,

AUG와 상보적인 결합을 할 수 있는  UAC 서열을 가진 tRNA만이 해당 위치에 상보적 결합을 할 수 있게 됩니다. 

이러한 방식으로 tRNA가 mRNA의 유전정보에 따라 아미노산을 운반해오게되고, mRNA의 염기 서열(유전 정보)에 부합하는 아미노산들이 모여 목표하는 단백질이 합성되게 됩니다.  

 

 

 

 

그래서 뭘 설명하려고 단백질 합성까지 설명하는건데?

 

제가 오늘 설명드릴 RNAi는 위에서 설명한 단백질 합성 과정을 억제하는 과정이 RNAi(RNA interference) 입니다.

 

단백질 합성 과정을 억제한다구?

단백질 합성은 유익한 활동 아니야?

단백질은 우리 몸의 일부분 아닌가?

라고 생각하실 수도 있지만,,

 

 

대부분은 맞지만 아닌 경우도 있습니다!

 

 

우리 몸은 왜 단백질 발현을 억제할 수 있도록 시스템을 갖췄을까?

그 이유는 단백질 발현 과정 중에서 세포의 손상이 생겨 비정상적인 단백질이 발현 될 수도 있으며 

각종 질병 세포(암세포) 역시 앞서 설명드린 동일한 과정을 통해 발현 되기 때문에,

RNAi라는 메커니즘으로 단백질의 발현을 억제 시키려고 합니다. 

 

 

세포는 mRNA가 전달해주는 모든 유전 정보를 단백질로 바꿀 생각이 없거나 때때로 바이러스의 공격으로 세포에 주입된 RNA를 파괴할 필요가 있는 경우가 있으므로 RNAi 라는 체계를 활용하여 단백질 발현을 억제 시킵니다.

RNAi 시스템을 잘 활용한다면 우리 몸에 해로운 세포들이 발현되지 않도록 디자인 할 수 있습니다.

 

 

뿐만아니라 RNAi 시스템을 잘 활용한다면 유전자의 역할을 명확하게 발견해낼 수 있습니다!

예를 들면, 간세포에서 특정 유전자를 제거하였을 때 신체에 어떤 현상이 일어나는지를 관찰하므로써 
 유전자가 해당 신체부위에서 어떠한 작용을 하는지 보다 명확히 알아낼 수 있습니다.

 

이러한 이해를 바탕으로 RNAi를 활용한 치료제가 강력하게 떠오르고 있으며, 외국 빅팜에서는 이미 2016년 ASO, siRNA  FDA 승인을 필두로 하여  그 효과를 증명하였습니다. 

지금 이 시간에도 수 많은 연구원들은  RNA와 종양세포의 암유발 유전자 작동을 멈추는 것을  의약품에서도 적용 할 수 있도록 끊임없이 연구하고 있습니다.

RNA 치료제는 기존 형성된 단백질에 무언가를 행하는 기존 치료제와는 근본적으로 다른 치료제입니다.

 

 

 

 

 

 

오늘은 RNAi를 이해하기 위한 전반적인 설명을 해보았습니다.

이 후 포스팅에서 조금 더 구체적인 RNAi의 메커니즘에 대해 다뤄보도록 하겠습니다.

 

감사합니다.

 

 

 

 

-끝-