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[생물 임용 노트]전사 - 2) 세균에서 RNA 전사 : 전사 과정 본문

생물학 임용노트/분자생물학

[생물 임용 노트]전사 - 2) 세균에서 RNA 전사 : 전사 과정

OrtSol 2024. 7. 25. 15:14

전체 과정 요약

RNA polymerase의 core enzyme이 σ factor와 결합하여 holo enzyme을 구성 → 프로모터에 결합 → RNA pol이 DNA를 변성 시킴 → 전사 개시 → 약 10NT 합성 후 σ인자가 분리됨 → RNA pol의 core enzyme은 RNA 가닥을 신장 시킴  전사 종결 서열에 의해 종결

개시

프로모터(promoter)

  • -70 ~ +30 사이의 RNA pol이 결합되는 부위로 -10 근처와 -35 근처의 서열이 보존되어 있다. (상동성)
    • -10 근처 : TATAAT
    • -35 근처 : TTGACA
  • 일부 프로모터는 upelement가 존재하여 전사 활성을 증진시킨다.

σ인자는 2개의 α-helix로 -10과 -35 부근의 서열을 인식하여 결합하고, core enzyme이 같이 결합하여 open promoter complex를 형성한다.

만일 프로모터에 upelement가 존재하는 경우 이 서열은 RNA pol의 α 소단위 C말단에 결합하여 전사 활성을 증진시킨다.

신장

약 10여 개의 뉴클레오타이드를 연결시킨 후 σ 인자가 떨어져 나가고, 신장인자(elongation element)인 NuSA가 RNA pol에 붙으면서 신장이 촉진된다.

이후 중합 위치 앞은 풀어주고 뒤는 재감아 주면서 RNA pol은 DNA를 따라 전사를 지속한다. 이 동안 melting 부위는 일정하게 유지되며, 재감은 과정은 topoisomerase에 의해 일어난다.

종결

E.coli에서 RNA 전사 종결은 RNA polymerase가 종결 신호를 만났을 때 일어난다.

종결 서열을 만나면 전사 복합체는 해리되고, 합성된 RNA 분자는 DNA로부터 떨어진다.

 

전사 종결은 2가지 방법에 의해 일어난다.

1. ρ-independent termination(ρ-비의존성 종결, 내재적 종결)

2. ρ-independent termination(ρ-의존성 종결)

 

ρ-비의존성 종결(내재적 종결)

1. GC가 풍부한 지역 뒤로 6개 이상의 AT 염기쌍이 존재하는 DNA의 특정 부위 존재 시

2. 그 뒤로 RNA에서 6개 이상의 U가 연속으로 존재 시

→ NuSA에 의해 hairpin 구조가 촉진되어 잔사 복합체의 안정성을 약화시키고 사슬의 신장을 멈추게 한다. 또한 전사물의 분리를 촉진한다.

ρ-의존성 종결

ρ 단백질은 특정 결합 부위에서 RNA와 만나는데, 이는 전사 복합체에서 RNA 전사물의 방출을 촉진한다. 이는 DNA-RNA duplex helicase 활성에 의해 일어난다.

 

ρ 단백질의 역할

1. 전사 개시 정도의 큰 변화 없이 전사 신장 정도를 저해한다. - 속도 저하

2. 일정한 자리에서 전사를 종결시킨다. - 전사된 RNA의 크기를 일정하게 유지

3. ρ 존재 시 주형 DNA와 전사 RNA의 분획 정도가 달라짐 - 분리 시킴

ρ 단백질의 역할과 관련된 그래프

 

(왼쪽 위) ρ 단백질의 농도는 전사 개시에는 큰 영향이 없고, 전사 신장 정도를 낮춘다.

(오른쪽 위) ρ 단백질 존재 시 RNA 전사물의 크기가 일정해진다.

(아래) ρ 단백질이 존재하는 경우(오른쪽)와 없는 경우(왼쪽) 분획이 달라지는 것을 볼 수 있다.