RNA 안정성

온전한 DNA 가닥은 화석에서도 발견될 수 있지만, RNA는 때때로 실험실 조건 아래에서도 온전히 유지하기 힘들어 과학자들이 고군분투합니다. 이와 같은 안정성(stability)과 지속성(longevity)의 차이는 RNA와 DNA 사이의 구조적 차이에서 옵니다. DNA는 이중 가닥이기 때문에 본질적으로 더 안정적입니다. RNA는 단일 가닥이라 덜 안정적입니다. 그러나 더 유연하며 약한 내부 결합을 형성할 수 있습니다. 또한, 대부분의 세포 내 RNA는 상대적으로 짧은 반면, DNA는 2억 5천만 뉴클레오타이드(nucleotide) 길이까지 길 수 있습니다. RNA는 리보스(ribose) 설탕의 두 번째 탄소에 수산기(hydroxyl group)를 가지고 있어 당-인산 뼈대의 파손 가능성을 높입니다.

세포는 RNA의 불안정성을 이용하여 지속성과 가용성을 모두 조절할 수 있습니다. 보다 안정적인 mRNA는 덜 안정적인 mRNA 전사물(transcript)보다 더 오랜 시간 동안 번역(translation)이 가능합니다. 세포 내 RNA 결합 단백질(RNA binding protein, 줄여서 RBP)은 RNA 안정성을 조절하는 데 중요한 역할을 합니다. RBP는 mRNA의 3’’ 비번역지역(untranslated region, 줄여서 UTR; 비번역부위)에 있는 특정 서열(AUUA)에 결합할 수 있습니다. 흥미롭게도, AUUA의 반복 횟수가 적으면 안정화 RBP가 덜 모집되는 것으로 미루어보아 AUUA의 반복 횟수는 특정한 방식으로 RBP를 모집하는 것으로 보입니다. 또한, 여러 번 겹치는 AUUA 반복은 불안정화 RBP의 결합을 불러옵니다. 모든 세포에는 RNA를 분해하는 RNase(ribonuclease; 리보핵산가수분해효소)라고 불리는 효소가 있습니다. 일반적으로 5’캡(5’cap)과 폴리 A 꼬리(poly A tail)는 세포에 더 이상 전사물이 필요하지 않을 때까지 진핵생물 mRNA를 분해로부터 보호합니다.

요즘 떠오르는 후성전사체학(epitranscriptomics) 연구는 조절 mRNA 변형(regulatory mRNA modification)을 정의하는 것을 목표로 하고 있습니다. 과학자들은 최근 메틸화(methylation)가 mRNA 안정성에 미치는 영향을 발견했습니다. 아데노신(adenosine) 잔기(residue)의 메틸화(m^₆A)는 mRNA 번역과 분해를 증가시키는 것으로 보입니다. 또한 m^₆A는 스트레스 반응, 핵외 수송(nuclear export), mRNA 성숙(mRNA maturation)에도 역할을 하는 것으로 보입니다. 변형된 유라실(uracil) 잔기인 수도유리딘(pseudouridine)의 존재 또한 RNA 조절에 중요한 역할을 하는 것으로 보입니다.