RNA 중합효소와 전사인자

 

 일반적으로 전사는 모든 세포에서 같은 방법으로 진행되지만, 진핵세포에서 일어나는 전사는 박테리아에서 일어나는 전사과정보다 훨씬 복잡합니다. 세 가지의 뚜렷한 차이점이 원핵세포와 진핵세포에서 나타납니다. 첫째, 박테리아에서는 한 종류의 RNA 중합효소가 모든 유전자를 전사하나, 진핵세포에서는 다양한 종류의 유전자를 전사하는 여러 종류의 RNA 중합효소가 존재합니다. 둘째, 진핵세포의 RNA 중합효소는 전사의 개시와 조절에 필요한 많은 종류의 단백질을 필요로 합니다. 셋째로 진핵세포의 전사는 노출된 DNA 위에서 이루어지는 것이 아니라 전사가 일어나므로 염색질의 구조가 진핵세포 유전자 발현에 중요한 요인으로 작용합니다. 

 

 

 

진핵세포의 RNA 중합효소

 

 진핵세포는 여러 군의 유전자를 전사하는 세 종류의 RNA 중합효소를 가지고 있으며, 이들은 모두 복합 효소로서 대략 12개 내지 17개의 서로 다른 소단위체로 이루어져 있습니다. RNA 중합효소Ⅱ는 단백질을 만드는 유전자를 전사하여 mRNA를 합성합니다. 또한 RNA 중합효소Ⅱ는 마이크로 RNA(miRNA)도 전사하는데, miRNA는 진핵세포에서의 유전자 발현을 조절하는 아주 중요한 조절자입니다. RNA 중합효소Ⅰ, Ⅲ은 각각 rRNA와 tRNA를 합성합니다. RNA 중합효소Ⅰ은 고속 원심 분리의 침강 계수로 표시되는 28S, 18S, 5.8S인 세 종류의 rRNA를 전사합니다. RNA 중합효소Ⅲ은 tRNA 유전자와 가장 작은 rRNA인 5S RNA를 합성합니다. 스플라이싱과 단백질의 수송에 관여하는 작은 RNA들도 RNA 중합효소Ⅲ에 의해 전사되며, 그 외의 RNA들은 RNA 중합효소Ⅱ에 의해서 생성됩니다.

 

 

 

일반 전사인자와 RNA 중합효소Ⅱ에 의한 전사 개시

 

 RNA 중합효소Ⅱ에 의해 전사되는 유전자의 프로모터에는 전사 지역 주변에 존재하는 여러 개의 다양한 염기인자가 존재합니다. 이중 처음으로 확인된 것은 전사 개시 부분으로부터 25~30개의 염기 상위 지역에 있는 TATAA와 비슷한 염기 서열입니다. 이 염기 서열(TATA box)은 박테리아 프로모터의 -10 염기 인자와 비슷하며, RNA 중합효소에 의해 전사되는 유전자 프로모터의 일반적인 특징이라고 생각하였습니다. 그러나 최근 게놈 수준의 분석에 의하면 RNA 중합효소Ⅱ 프로모터의 10~20% 만이 TATA box를 가지고 있습니다. RNA 중합효소Ⅱ 프로모터에 존재하는 또 다른 염기 인자로는 전사 시작 부위를 포함하는 Inr(initiaor) 인자, 전사 시작 지점 상위에 존재하고 전사 인자 TFⅡB가 인식하는 BRE와 전사 개시 지점의 하위에 존재하는 DPE, DCE, MTE가 있습니다. 각각 다른 유전자는 각각 다른 염기 인자 조합을 가지고 있어 그 조합에 의해 전사인자들과 결합하는데 그 기능을 나타냅니다.

 일반 전사인자가 순서에 따라 결합하는 것이 생체 밖(in vitro)의 전사 시스템에서 RNA 중합효소Ⅱ가 전사를 시작하기 위해 필요한 최소한의 조건이지만, 세포 내에서는 추가적인 전사인자가 필요합니다. 그러한 전사인자로는 20개 이상의 소단위체가 모여 이루어진 매개체(mediator)라고 하는 것이 있는데 이 매개체는 RNA 중합효소와 일반 전사인자와 상호작용합니다. 매개체는 기본적인 전사를 촉진하기도 하지만 유전자 특이적인 전사인자의 결합에도 핵심적인 역할을 합니다. 중합효소가 개시 전 복합체를 형성하고 중합효소의 CTD의 인산화가 이루어지면 매개체는 그로부터 떨어져 나옵니다. 그리고 나면 인산화된 CTD는 RNA의 합성과 전사 후 정리 과정에 필요한 단백질들과 결합하게 됩니다.

 

@ RNA 중합효소Ⅱ와 CTD 회로