1. 유전자 침묵, Gene Silencing
- 두 RNA를 이해하기 전에 우리는 유전자 침묵이라는 것에 대해 알아야 합니다.
유전자 침묵은 "RNA 분자를 표적으로 하여 유전자 발현억제가 생기는 경우"를 의미합니다.
즉, 유전자의 염기배열을 변화시키지 않고, 그의 발현을 인위적으로 억제하는 것, 유전자 전사단계에서의 억제와 전사 후 억제 등을 포함합니다.
- RNA 간섭 (RNAi) 현상은 표적 유전자의 침묵을 통해 타겟 유전자의 발현을 억제하는 방법입니다.
2. siRNA와 miRNA는 무엇일까?
각 특징을 표로 정리하자면 다음과 같습니다.
| siRNA | miRNA | |
| 공통점 | 1. 타겟 유전자 발현을 제어하는 역할을 작은 RNA(small RNA) 2. 둘은 모두 RISCs(RNA-induced silencing complexes)의 구성요소인 Argonuate 단백질*에 결합 |
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| 유래 | 화학적 합성 방법으로 제조된 외부 유래 물질 | 유기체의 genome에서 유래된 물질 |
| 메커니즘 | 타겟 mRNA에 대해 완벽한 상보적 가닥으로 이루어져 타겟 RNA를 cleavage 즉, siRNA는 RISC에 의해 mRNA degradation을 유도 |
덜 상보적인 가닥으로 이루어져 있고, 타겟 RNA의 번역을 저해하거나 mRNA 분해하는 메커니즘 즉, miRNA는 RISC에 의해 mRNA 번역을 억제하여 단백질 발현을 저해 |
| 효소 필요 여부 | 효소가 필요하지 않음. | Drosha 및 Dicer processing이 추가적으로 필요함. |
| mRNA 결합 관여 nt 수 |
전체 (~20 nt) | 5'-UTR 일부 (~8 nt) |
| mRNA 결합 부위 | 다양함. | 3'-UTR |
| 타겟 mRNA 숫자 | 한 개 | 다수 (때로는 수백) |
*아고노트 계열 단백질 (Argonaute family protein)은 식물과 동물에서의 유전자 발현에 대한 필수 조절 인자.
짧은 단일가닥 핵산에 의해 타겟을 찾아가는 RNA silencing 조절인자이며, guide RNA 가닥의 5' 끝부분은 mid domain과 3' 끝부분은 PAZ 영역과 결합한다.
- 효소 필요 여부, 표적 mRNA의 수로 인한 정확성 등의 이유로, siRNA가 유전자 약물로서 더 많이 연구되어 있습니다.
- 아래의 그림을 보면 타겟 유전자의 저해 메커니즘의 차이를 이해하기 쉽습니다.
3. Dicer processing (RNAi pathway의 필수적인 구성 요소이자 공통점)
- Dicer는 pre-microRNA와 long-dsRNA를 miRNA와 siRNA로 성숙하도록 가공하고, 이를 RISC로 전달합니다.
1) 일반적으로, 모든 종류의 dsRNA(double stranded RNA) precursor의 경우, 세포질에 유입되면 Dicer가 이를 19~20 nt의 dsRNA로 자릅니다.
2) 잘린 duplex의 한 가닥이 argonaute 단백질과 결합하고, 왓슨 클릭 base pairing에 의해 타겟 mRNA를 인식합니다.
3-1) 이후 세포질에서 RISC에 로딩되는데 인간의 miRNA는 그들의 타겟과 정확한 상보적 가닥을 이루지 않아 번역을 억제시킵니다.
3-2) 이와 대조적으로 siRNA는 타겟 RNA와 정확히 상보적인 가닥을 형성하여 RNA를 분해시킵니다.
4. siRNA를 자세히 알아보자면
- siRNA는 small interfering RNA의 약자로, 19-21 bp 길이의 dsRNA입니다.
5. miRNA를 자세히 알아보자면
- micro RNA는 식물, 동물, 바이러스 등에서 발견되는 약 22개의 nucleotide로 이루어진 noncoding RNA 분자로, RNA silencing과 전사 이후의 유전자 발현 조절 등의 기능을 합니다.
- miRNA는 식물과 동물 모두에서 잘 conserved 되어 있고, 진화적으로도 매우 필요한 필수 요인입니다.
[Reference]
1. 논단_침묵 유전자 치료제: siRNA와 miRNA의 비교 및 이를 이용한 치료제 개발
2. Genetic education
: https://geneticeducation.co.in/sirna-vs-mirna-10-major-differences/