mRNA는 protein을 생산하는 역할을 하는 RNA의 한 종류로서 DNA로부터 transcription되어 형성된다. mRNA는 유전정보를 암호화하는 코돈을 가지고 있으며, 코돈과 상보적인 안티코돈을 가지는 tRNA가 해당 아미노산을 운반해 리보솜에서 protein을 합성하게 된다.

(출처 : zum학습백과)

Transcription(전사) #

Transcription은 DNA에 있는 유전정보를 mRNA로 옮기는 것을 뜻한다. DNA 복제 과정 중 helicase에 의해 DNA의 이중나선가닥이 풀리면 한 가닥을 주형으로 mRNA가 전사된 후 DNA는 다시 이중나선구조를 이룬다. 이때 전사된 mRNA를 pre-mRNA(전구체-mRNA)라고 부르며, pre-mRNA가 가공되어 mature-mRNA(성숙-mRNA)가 되어 protein으로 번역된다.

Pre-mRNA의 가공 #

Pre-mRNA의 가공은 capping과 splicing, poly A-tailing의 3과정을 통해 이루어진다.

• Capping : 가공과정의 첫 번째 순서로 transcription된 pre-mRNA의 5'말단에 cap이 씌워지는 과정이다. 이 cap은 완성된 mRNA가 핵 내부에서 세포질로 나갈 때 세포질 내에 있는 nuclease나 RNaes 등의 분해효소에 의해 분해되지 않도록 보호한다.

• Poly A-tailing : 3'말단에 20개 이상의 긴 아데닌 사슬을 붙이는 과정으로, 이 아데닌 사슬을 poly A-tail이라고 칭한다. Poly A-tail은 mRNA의 특징적인 부분이며, 5'-cap과 같이 mRNA가 분해효소에 의해 분해되지 않도록 보호하고 mRNA에 안정성을 부여한다.

• Splicing : DNA 상에는 전사 후 번역되어 protein을 합성하는 정보를 가진 exon과 protein 합성 정보가 없는 intron의 두 부분이 있다. 번역 과정에서 intron이 있을 경우 protein이 정상번역되지 않기 때문에 splicing과정을 통해 intron부분을 제거함으로써 exon만 가진 mRNA를 만들어 낸다.

이러한 가공과정을 진핵생물에서만 나타나며, 원핵생물에서는 특별한 가공과정 없이 mRNA가 transcription되면서 성숙되어 바로 번역된다.

mRNA 기술의 활용 #

학계에서 mRNA 기술은 2000년대부터 주목받는 기술이었다. 수많은 질병, 특히 암과 에이즈의 치료에도 기여하리라는 기대가 있었기 때문이다. 5 실제로 길리어드 사이언스가 에이즈(HIV) 치료제 빅타비를 개발할 때 mRNA를 HIV에 사용할 수 있다는 점을 처음 보여준 이후 각종 에이즈 치료제를 제약사가 mRNA로 연구하고 있다.

언론을 통해 본격적으로 주목을 받은것은 SARS-CoV-2에 대한 화이자, 모더나의 백신개발 이후이다. mRNA 백신은 기존 백신에 비해 개발 기간이 1/100로 급감하기에 앞으로 mRNA 백신 또한 활발하게 개발될 곳으로 보인다. 코로나19에 mRNA 백신이 성공한 전례로 인해 현재 암과 HIV, 말라리아, 인플루엔자 등의 감염병 및 수많은 만성질환에서 과거에 비하여 활발한 연구가 진행되고 있다.

단점은 냉동 보관이 강제된다는 것이다. RNA는 쉽게 변질되기 때문에 반응을 억제하기 위해 저온에서 보관하고, 이는 유지비 상승으로 이어진다.

진핵생물 pre-mRNA 가공과정 (출처 : youtube)

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