RNA의 일반적인 구조 RNA는 DNA와 상당히 유사하다. DNA처럼 RNA 역시 3′-to5′-호스포다이에스터 결합(phosphodiesterbond)으로 연결된 뉴클레오티드프린 염기인 아데닌(A)과 구아닌(G), 피리미딘 염기인 시토신(C)으로 구성돼 있다. 하지만 DNA와 달리 피리미딘 염기로 티아민 대신 우라실(U)로 구성돼 있다는 차이가 있다.
티아민과 우라실은 메틸기(CH3)에서 차이가 난다. chromatos/Getty Images https://www.thoughtco.com/purines-and-pyrimidines-differences-4589943RNA는 2번 탄소에 하이드록실기를 갖는 리보스이다. 2-hydroxyl의 존재는 RNA가 알칼리가수분해(alinehydrolysis)에 민감함을 나타낸다.
RNA 사슬은 대개 단일 사슬로 이중 나선형 DNA의 지속적인 나선형은 없다. 하지만 그럼에도 RNA는 염기쌍이 스트랜드루프가 자체적으로 반복되는 곳에서 형성될 수 있기 때문에 상당한 2차 그리고 3차 구조를 가지고 있다. DNA 역시 염기 사이에 쌍을 이루는 것은 상호 보완적이면서 역평행(antiparallel)한다. 다만 RNA에서는 아데닌 쌍이 우라실과 쌍을 이루는 (티아민이 아닌) RNA로 염기쌍은 매우 광범위해지고, 만들어진 불규칙한 고리구조는 RNA의 특정 부분과 상호작용하는 효소와 같은 분자의 결합에 매우 중요하게 작용한다.
3개 주요 RNA(mRNA, rRNA, tRNA)는 직접적으로 단백질 합성 과정에 참여한다. 그 외 풍부하지 않은 RNA는 복제나 RNA 가공(RNA 전구체를 성숙한 형태로 바꾸거나 RNA 분자를 파괴하는 것)에 관여한다. 또 다른 RNA형은 유전자 조절과 관련이 있다.(ex. microRNA)
몇몇 RNA는 반응을 촉매하는 역할도 한다. 그래서 RNA는 단백질과 마찬가지로 효소적 활성도(enzymaticactivity)를 갖는다. 특정 rRNA 전구체는 남은 파편을 함께 스프라이싱하면서 스스로 내부적 부분을 없앨 수 있다. (* 스플라이싱 Splunk: 암호화하지 않는 인트론 부분은 제거하고 유전정보를 가진 엑손 부분만 연결하는 것)이 RNA는 이것이 촉매하는 반응에 따라 달라지기 때문에 실제로 ‘효소’가 아닌 이 때문에 ribozyme(리보자인)라고 용어가 붙었다. 다른 RNA들도 다른 RNA 분자를 분해하는 리보뉴클라아제(ribonuclease, 리보핵산 가수분해효소)로서 역할을 하기도 하고 peptidyltransferase(펩타질 전이효소, 단백질 합성으로 펩타이드 결합 형성을 촉매하는 효소)로서 역할을 하는 실제 촉매제처럼 작용하기도 한다.
mRNA의 구조 messenger RNA, 메신저 RNA. 핵 속에 있는 DNA의 유전 정보를 세포질 속의 리보솜에 전달하는 RNA.
mRNA 구조각 mRNA 분자는 번역 과정에서 폴리펩타이드 사슬의 아미노산 배열로 변하는 뉴클레오티드 배열을 갖고 있다. 진핵세포에서 mRNA는 mRNA를 형성하기 위해 핵으로 처리되는 긴 1차 전사체로서 단백질 코딩 유전자에서 전사된다. mRNA의 전구체인 다양한 가공 중간체는 pre-mRNA 혹은 heterogenous nuclear RNA(hnRNA)라 불린다. mRNA는 핵공을 통해 세포질로 이동하고, 여기서 리보솜, tRNA와 결합하여 순차적으로 폴리펩타이드 사슬에 적절한 아미노산을 넣는다.
진핵세포 mRNA는 5′-말단의 리더 서열(선도 서열), 코딩 영역, 그리고 3′-말단의 트레일러 서열(비역 서열)로 구성된다. 리더 서열은 이 5′-말단에 구아노신 캡 구조로 시작된다. 코딩 영역은 번역 시작을 알리는 트리뉴클레오티드 시작 코돈(trinucleotidestart codon)으로 시작해 아미노산에 대한 트리뉴클레오티드가 이어지고 종결 신호로 끝난다. 트레일러 서열은 대략 200뉴클레오티드 정도까지 길이가 되는 poly(A)tail(다중 A 꼬리)이 있는 3′-말단으로 끝난다.대부분의 리더 서열, 모든 코딩 부분, 그리고 대부분의 트레일러 서열은 DNA의 상호 보완적인 뉴클레오티드 서열의 번역에 의해 형성된다. 그러나 캡 구조의 마지막 구아노신과 poly(A) 꼬리는 상호 보완적인 서열을 갖지 않는다. 이것들은 전사가 완료된 후에 추가된다.(post transcriptionally)
rRNA 구조 Ribosomal RNA 리보솜 RNA. 단백질을 합성하는 기능을 하는 리보솜(ribosome)의 50~60% 정도를 구성하는 RNA 리보솜은 세포 내 리보누클레오프로틴(ribonucleoprotein) 복합체로 여기서 단백질의 합성이 일어난다. 리보솜의 다른 종류는 원핵생물, 그리고 진핵생물인 미토콘드리아와 세포질에서 볼 수 있다.
원핵생물 리보솜과 진핵세포 리보솜의 비교. 미토콘드리아 리보솜은 원핵생물 리보솜과 비슷하지만 좀 더 작은(55S) 원핵생물 리보솜은 16S, 23S, 5S의 sedimentation coefficient(침강계수)를 가진 3가지 rRNA 분자로 구성된다. 침강계수란 빠른 속도의 원심분리에서 거대분자(고분자)의 침강속도 그 정도를 말한다. 그 침강의 단위체는 Svedbergunits(S)로 표현한다. 30S 리보솜 서브유닛은 16SrRNA 복합체와 단백질을, 그리고 50S 리보솜 서브유닛은 23S와 5SRNA 복합체와 단백질을 포함하고 있다. 30S와 50S 리보솜 서브유닛은 아울러 단백질 합성에 참여하는 70S 리보솜을 형성한다.더 큰 거대분자가 작은 거대분자에 비해 더 높은 침강계수를 갖지만 침강계수는 가산적이지 않다. 거대 분자의 표면에 작용하는 마찰력이 용액을 통한 이동을 느리게 하기 때문에 침강 속도는 거대 분자의 밀도에 영향을 받을 뿐만 아니라 이 형태에도 영향을 받는다.
진핵생물의 세포질 리보솜은 4종류의 rRNA 분자 18S, 28S, 5S, 5.8S를 가지고 있다. 40S 리보솜 서브유닛은 18SrRNA 복합체와 단백질을 가지고 있으며 60S 리보솜 서브유닛은 28S, 5S, 5.8SrRNA 복합체와 단백질을 가지고 있다. 세포질에서 40S와 60S 리보솜 서브유닛은 합쳐져 단백질 합성에 참여하는 80S 리보솜을 형성한다.
침강계수 55S를 가진 미토콘드리아 리보솜은 세포질 리보솜보다는 작다. 미토콘드리아 리보솜 역할은 박테리아의 70S 리보솜과 비슷하다.
RRNA는 많은 고리를 가지고 있으며 고리 사이에 광범위한 염기쌍을 가지고 있다. 작은 리보솜 서브유닛의 rRNA 배열은 많은 타종에서 흔한 2차 구조를 가지고 있다.
tRNA 구조 transfer RNA, 전달 RNA, 단백질 합성 시 상보적인 안티코돈을 가지고 있으며 mRNA에 해당 아미노산을 운반하는 RNA 단백질의 합성 동안 tRNA 분자는 아미노산을 리보솜으로 운반하고 이들이 성장 중인 폴리펩타이드 사슬의 적절한 위치에 들어갈 수 있도록 한다. 이는 tRNA의 세염기(안티코돈, anticodon)와 mRNA의 코딩 영역 내 3개 염기코돈의 역병렬(antiparallel) 방식으로 염기쌍을 이루어 이루어진다. 때문에 세포는 단백질에서 발견되는 각 아미노산에 대해 하나씩 뉴클레오타이드 배열이 다소 다른 적어도 20개 이상의 다른 tRNA 분자를 가지고 있다.
tRNA 분자는 일반적인 누클레오타이드를 가지고 있을 뿐만 아니라 전사 후 변형(post transcriptional modification)에 의해 생성되는 이 누클레오타이드의 파생물도 포함하고 있다. 모든 원핵생물세포에서 10%~20%의 tRNA 누클레오타이드가 변형된다. 대부분의 tRNA 분자는 메틸기가 우리딘(uridine)에 붙은 리보티미딘(ribothymidine, rT)을 가지고 있다. 이들은 또 염기의 하나의 이중결합이 환원된 디하이드로우리딘(dihydrouridine, D)과 질소-탄소결합이 아닌 탄소-탄소결합으로 우라실이 리보스에 붙은 pseudouridine도 갖고 있다. 그리고 tRNA 안티코돈의 5′-말단의 염기는 잘 변형된다.
tRNA 분자는 mRNA와 큰 rRNA 분자에 비해 더 작다. 평균적으로 tRNA 분자는 약 80개의 뉴클레오타이드와 4S 침강계수를 가지고 있다. 이 작은 크기로 변형된 누클레오타이드를 많이 가지고 있었고 tRNA는 처음 배열(sequenced)된 핵심이었다. 1965년 이래 Rober Holly가 최초의 tRNA를 추론했을 때 많은 다른 tRNA의 뉴클레오타이드 배열도 밝혀졌다. 비록 이 첫 배열은 달라도 모든 tRNA 분자는 클로버형과 비슷한 구조를 형성할 수 있다.
tRNA 구조 https://images.app.goo.gl/56cnkKEjdzeChmLV9 @https://earth.callutheran.edu/
+ 기타 RNA 상의 주요 3개 RNA 외에도 다른 RNA도 세포에 존재한다. 이 RNA는 DNA 복제의 프라이머로서 역할을 하는 oligonucleotide와 RNA 전구체의 maturation 사이에 일어나는 스플라이싱과 변형 반응에 관여하는 smallernuclearribonucleoproteins(snRNP 혹은 snurps)의 RNA를 포함하고 있다. 뿐만 아니라 유전자 발현 조절에 관여하는 microRNA도 갖고 있다.
▼ 각 RNA의 기능을 알기 쉽게 정리한 글 http://blog. naver.com/dmsgo1357/222309066814 먼저 3가지 RNA에 대해 살펴보면 rRNA:ribosomal RNA. 리보솜을 구성하는 RAMRNA:…blog.naver.com