RNA의 구조와 능력

RNA는 DNA와 차이점으로 단일가닥, Single Strand의 여부와 리보오스, 2번 탄소에 H가 있느냐, OH가 있느냐의 차이점이다.

이로 인해 pH에 민감 여부가 달라 인산염을 공격할 수 있는 지가 있으며, RNA에서 DNA로 진화한 이유로도 설명이 가능하다.

또한, DNA를 RNA보다 주된 유전자로 사용하는 이유도 RNA의 경우 우라실, U가 시토신이 탈아미노화가 된다면 우라실이 되는 것으로 인해 티민, T를 사용하여 시토신의 탈아미노화를 하더라도 구별이 가능하기 때문에 진화한 것이다.

RNA는 대부분이 A형태이기 때문에 길고 좁은 주홈(Major groove)와 얕고 넓은 부홈(Minor groove)로 인해 단백질의 접근이 쉽지 않다는 점이다.

이러한 RNA를 사용하는 종으로는 바이러스, 인플루엔자, HIV 같은 바이러스가 RNA를 유전 물질로 사용하게 되며, mRNA 같은 경우 단백질 합성의 중간체로, tRNA의 경우 어댑터로 사용하게 된다.

RNAi의 경우 RNA가 특정 mRNA를 파괴해 발현을 억제하는 것으로 stRNA, rasiRNA, miRNA등등 PTGS가 있으며 이를 통해 특정 유전자를 제거하며 암치료등을 하는 녹아웃이 가능해지며 shRNA의 경우 녹다운으로 변경하며 이를 확인하기 위한 단백질 발현 확인법으로 SDS나 ELISA를 사용하게 된다.

RNA의 구조로는 대부분 ss이라고 생각할 수 있는데 이중가닥 RNA로 RNA 결합 단백질로 인식할 수 있다.

이러한 경우는 한 쪽에 쌍을 못이루는 구조로써 돌출부(Bulge), apical coop으로 머리핀, 헤어핀(Hairpin), 양쪽에 쌍을 못이루는 내부고리(Internal loop), 교차로(Junction) 등도 있으며 A형 이중가닥으로 줄기 고리 구조(Stem-Loop structure)로서 상보적 가닥이 아닌 유사 매듭 형태인 Pseudoknot를 보여준다.

또한, UUCG 형태로 4중고리(Tetral loop)로 염가중첩 상호작용을 보여줘 안전한 구조를 보여줄 수도 있다.

추가로 G:U 형태로 Non-watson-crick base pair의 염기쌍으로 자가상보성 능력을 촉진하는 것도 보여줄 수 있으며, U:A:U 형태로 3중 염기로 인해 3차 구조가 되어 RNA 골격 음전하로 불안정하게 될 수도 있으며, 단일가닥 DNA와 함께 앱타머(Aptamer)로 항체가 될 수 있는 RNA가 3차 구조가 되어 효소로 일하게 되는 리보자임(Ribozyme)을 보여줄 수 있다.

예시로 RNase P 같은 경우는 단백질과 RNA를 더한 형태로 RNA를 tRNA로 만들 수 있다.

하지만, 이는 RNA만 촉매로 쓸 수 있기 때문에, 단백질은 RNA 음전하를 감싸서 음전하 기질과 쉽게 붙도록 하며 펩티드 스페르미딘 같은 양전하 이온이 음전하를 감쌀 시 단백질 없이 tRNA 전구체의 절단 기능을 할 수도 있다.

망치머리 리보자임(Hammer head ribozyme)은 자기를 절단하는데 2', 3' 고리형 인산기를 형성으로 RNA를 자를 수 있다.

리보자임이 다중기질, 2줄 구조로 효소로 되게끔하여 전환시킨다.

높은 pH 같은 경우, 2' 하이드록실에서 탈수소 반응을 통해 음전하 상태의 O가 3' 인산염을 공격하며 2', 3' cyclic 포스페이트를 생성할 수 있지만, 일반 pH에서는 단백질 리보뉴클레아제로 일하게 된다.