{{위키데이터 속성 추적}}
'''5' 비번역 부위'''('''5' UTR, 5' Untranslated Region''')은 [[개시 코돈]]으로부터 상류(Upstream)에 있는 [[전령 RNA|mRNA]]의 영역이다. 이 부위는 [[바이러스]], [[원핵생물|원핵 생물]] 및 진핵 생물의 상이한 메커니즘에 의한 전사의 번역의 조절에 중요하다. 번역되지 않은 것이라고 하지만, 5' UTR 전체 또는 이 부위의 일부는 때때로 [[단백질]] 생성물로 [[번역 (생물학)|번역]]된다. 이 단백질은 [[전령 RNA]]의 주요 코딩 서열의 [[번역 (생물학)|번역]]을 조절할 수 있다. 그러나 많은 [[생물]]에서는 5' UTR 대신 조절하는 복잡한 이차 구조를 형성한다. 5' UTR은 대사와 관련된 단백질과 상호 작용하는 것으로 밝혀졌다. 즉, 단백질은 5' UTR 내에서 서열을 번역한다. 또한 이 영역은 ''Drosophila''의 성-치사 유전자와 같은 [[전사 (생물학)|전사]] 조절에도 관여하고 있다.<ref name="M">{{저널 인용|제목=RNA Binding Protein Sex-Lethal (Sxl) and Control of Drosophila Sex Determination and Dosage Compensation|url=https://archive.org/details/sim_microbiology-and-molecular-biology-reviews_2003-09_67_3/page/343|저널=Microbiology and Molecular Biology Reviews|성=Penalva|이름=L. O. F.|성2=Sanchez|이름2=L.|연도=2003|권=67|호=3|쪽=343–59, table of contents|doi=10.1128/MMBR.67.3.343-359.2003|pmc=193869|pmid=12966139}}</ref> 또한 5' UTR 내의 조절 요소는 [[전령 RNA]] 배출과 관련이 있다.<ref name="Cenik2011">{{저널 인용|제목=Genome Analysis Reveals Interplay between 5′UTR Introns and Nuclear mRNA Export for Secretory and Mitochondrial Genes|저널=PLoS Genetics|성=Cenik|이름=Can|성2=Chua|이름2=Hon Nian|연도=2011|편집자-성=Snyder|편집자-이름=Michael|권=7|호=4|쪽=e1001366|doi=10.1371/journal.pgen.1001366|issn=1553-7404|pmc=3077370|pmid=21533221|성3=Zhang|이름3=Hui|성4=Tarnawsky|이름4=Stefan P.|성5=Akef|이름5=Abdalla|성6=Derti|이름6=Adnan|성7=Tasan|이름7=Murat|성8=Moore|이름8=Melissa J.|성9=Palazzo|이름9=Alexander F.}}</ref>

== 일반적 구조 ==

=== 길이 ===
5' UTR은 전사 시작 부위에서 시작하여 암호화 영역의 개시 코돈(보통 AUG) 전에 하나의 [[뉴클레오타이드]]에서 종료된다. [[원핵생물|원핵 생물]]에서, 5' UTR의 길이는 3-10 [[뉴클레오타이드]] 길이 인 반면, [[진핵생물|진핵 생물]]에서는 길이가 100~수천 [[뉴클레오타이드]] 정도이다.<ref>{{서적 인용|url=https://archive.org/details/molecularcellbio00harv/page/113|제목=Molecular Cell Biology|성=Lodish|이름=Havery|연도=2004|출판사=W.H. Freeman and Company|위치=New York, New York|쪽=[https://archive.org/details/molecularcellbio00harv/page/113 113]|isbn=978-0-7167-4366-8}}</ref> 예를 들어, ''Schizosaccharomyces pombe''의 ''ste11''는 2273 [[뉴클레오타이드]] 5' UTR<ref>{{저널 인용|제목=Comparative Functional Genomics of the Fission Yeasts|저널=Science|성=Rhind|이름=Nicholas|성2=Chen|이름2=Zehua|연도=2011|권=332|호=6032|쪽=930–6|doi=10.1126/science.1203357|pmc=3131103|pmid=21511999|성3=Yassour|이름3=Moran|성4=Thompson|이름4=Dawn A.|성5=Haas|이름5=Brian J.|성6=Habib|이름6=Naomi|성7=Wapinski|이름7=Ilan|성8=Roy|이름8=Sushmita|성9=Lin|이름9=Michael F.}}</ref> 가지고 있는 반면,  [[대장균]]의 [[락토스 오페론]]은 5' UTR에 7[[뉴클레오타이드|개의 뉴클레오타이드]]만 가지고 있다.<ref name="Brown 2007 397">{{서적 인용|제목=Genomes 3|url=https://archive.org/details/genomes30000brow|성=Brown|이름=T.A|연도=2007|출판사=Garland Science Publishing|위치=New York, New York|쪽=[https://archive.org/details/genomes30000brow/page/397 397]|isbn=0 8153 4138 5}}</ref> 

=== 요소 ===
[[파일:Hairpin_loop_Fe_binding.jpg|섬네일| [[스템-루프 구조]]인 IRP(철 조절 단백질)와 IRE(철 반응 요소)의 결합 및 조절 번역 ]]
[[진핵생물|진핵 생물]] 및 [[원핵생물|원핵 생물]]의 5' UTR의 요소는 크게 다르다. [[원핵생물|원핵 생물]] 5' UTR은 [[샤인-달가노 배열]](SD Seuquence, AGGAGGU)로도 알려진 리보솜 결합 부위(RBS, Ribosome Binding Site)를 함유하며, 이는 일반적으로 [[개시 코돈]]으로부터 상류에 3-10개의 염기쌍이다.<ref name="Brown 2007 397">{{서적 인용|제목=Genomes 3|url=https://archive.org/details/genomes30000brow|성=Brown|이름=T.A|연도=2007|출판사=Garland Science Publishing|위치=New York, New York|쪽=[https://archive.org/details/genomes30000brow/page/397 397]|isbn=0 8153 4138 5}}</ref> 대조적으로, [[진핵생물|진핵 생물]] 5' UTR은 개시 코돈을 함유하는 코작 컨센서스 배열 (Kozak consensus sequence, ACC<u>AUG</u>G)을 함유한다. 또한 [[진핵생물|진핵 생물]] 5' UTR은 상류 개방 판독 프레임(uORF, Upstream Open Reading Frame), 상류 AUG (uAUG), 종결 코돈 조절 요소를 함유하며, 이는 [[번역 (생물학)|번역]] 조절에 큰 영향을 미친다. 원핵 생물과 달리 진핵 생물은 5' UTR에 인트론을 보유할 수 있다. 인간의 경우, 모든 유전자의 ~35%가 5' UTR 내에 인트론이 존재한다.  

=== 2차 구조 ===
5' UTR은 G-C 함량이 높기 때문에 종종 2차 구조가 발생한다. [[스템-루프 구조]]는 5' UTR 내에 위치 할 수 있는 2차 구조 중 하나이다. 이러한 2차 구조는 [[번역 (생물학)|번역]]에도 영향을 미친다.<ref>{{저널 인용|제목=Control of mammalian translation by mRNA structure near caps|저널=RNA|성=Babendure|이름=J. R.|성2=Babendure|이름2=JL|연도=2006|권=12|호=5|쪽=851–61|doi=10.1261/rna.2309906|pmc=1440912|pmid=16540693|성3=Ding|이름3=JH|성4=Tsien|이름4=RY}}</ref> 

== 번역 조절에서의 역할 ==
[[파일:Prokaryotic_Translation_Initiation.png|왼쪽|섬네일|200x200픽셀| [[원핵생물|원핵 생물]]에서의 번역 과정 ]]
[[파일:Eukaryotic_Translation_Initiation.png|오른쪽|섬네일|200x200픽셀| [[진핵생물|진핵 생물]]에서의 번역 과정 ]]

=== 원핵 생물 ===
원핵 생물에서 번역의 개시는 IF-3이 30S 리보솜 서브 유닛과 함께 5' UTR의 [[샤인-달가노 배열]]에 결합 할 때 발생한다.<ref name="Brown 2007 397">{{서적 인용|제목=Genomes 3|url=https://archive.org/details/genomes30000brow|성=Brown|이름=T.A|연도=2007|출판사=Garland Science Publishing|위치=New York, New York|쪽=[https://archive.org/details/genomes30000brow/page/397 397]|isbn=0 8153 4138 5}}</ref> 그런 다음 번역을 시작할 수 있는 50S 리보솜 서브 유닛과 같은 다른 많은 단백질을 수집한다. 이러한 각 단계는 번역의 시작을 규제한다. 

=== 진핵 생물 ===

==== 사전 개시 복합체 조절 ====
[[진핵생물|진핵 생물]]에서의 번역 조절은 [[원핵생물|원핵 생물]]보다 더 복잡하다. 처음에 eIF4F 복합체는 5' 캡으로 수집되고, 이는 5' UTR로 리보솜 복합체를 수집한다. eIF4E, eIF4G 모두 5' UTR에 결합하며, 이는 번역 개시가 발생할 수 있는 속도를 제한한다. 그러나 이것이 5 'UTR과 관련된 번역 의 유일한 규제 단계는 아닙니다. 

RNA 결합 단백질은 때때로 사전 개시 복합체가 형성되는 것을 방지하는 역할을 한다. 예를 들어 ''msl2'' 유전자의 조절이 있다. 단백질 SXL은 1차 전사체의 5' UTR 조각 내에 위치한 인트론 조각에 부착되어, 처리 후 인트론을 포함시킨다.<ref>{{저널 인용|제목=Before It Gets Started: Regulating Translation at the 5′ UTR|저널=Comparative and Functional Genomics|성=Araujo|이름=Patricia R.|성2=Yoon|이름2=Kihoon|연도=2012|권=2012|쪽=1–8|doi=10.1155/2012/475731|pmc=3368165|pmid=22693426|성3=Ko|이름3=Daijin|성4=Smith|이름4=Andrew D.|성5=Qiao|이름5=Mei|성6=Suresh|이름6=Uthra|성7=Burns|이름7=Suzanne C.|성8=Penalva|이름8=Luiz O. F.}}</ref> 이 서열은 5' UTR 및 3' UTR 모두에 동시에 결합하는 단백질의 동원을 허용하고, 번역 단백질이 조립되지 못하게 한다. 
[[파일:Closed-loop_mRNA_regulation.png|왼쪽|섬네일| 다양한 형태의 mRNA와 각각이 번역 조절에 미치는 영향 ]]

==== 닫힌 루프의 조절 ====
또다른 중요한 번역 조절제는 3' UTR과 5' UTR 사이의 상호 작용이다. 
[[파일:MRNAcircle.svg|섬네일|200x200픽셀| 3' UTR과 5' UTR에 결합된 [[단백질]] 사이의 상호 작용은 번역이 조절된다. ]]
닫힌 루프 구조는 번역을 억제한다. 이것은 5' 말단에 결합 된 eIF4E가 3' UTR에서 CPEB에 결합된 Maskin과 상호 작용하여 번역적으로 비활성인 전사체를 생성하는 ''[[아프리카발톱개구리|Xenopus laevis]]''에서 관찰되었다. CPEB가 [[인산화]]되면 번역 억제가 해제되어 Maskin 결합 부위를 대체하여 폴리 A 꼬리의 [[중합]]을 가능하게 하여 PABP를 통해 번역에 필요한 요소를 모을 수 있다.<ref>{{서적 인용|제목=Developmental Biology|url=https://archive.org/details/developmentalbio00gilb_892|성=Gilbert|이름=Scott|연도=2010|출판사=Sinauer Associates|위치=Sunderland, MA|쪽=[https://archive.org/details/developmentalbio00gilb_892/page/n84 60]|isbn=978-0-87893-384-6}}</ref> 

==== 페리틴 조절 ====
세포 내 철 수준은 철 저장 및 대사에 관여하는 많은 단백질의 번역 조절에 의해 유지된다. 5' UTR은 철 조절 단백질(IRP1 및 IRP2)에 의해 인식되는 [[스템-루프 구조]]의 이차 구조(IRE, 철 반응 요소로 알려져 있음)를 형성하는 능력을 갖는다. 낮은 농도의 철에서, 표적 [[전령 RNA]]의 ORF(Open Reading Frame)는 철 반응 요소에 대한 IRP1 및 IRP2의 결합으로부터 차단된다. 높은 농도의 철에서, 2개의 철 조절 단백질은 강하게 결합하지 않고 철 농도 조절에 역할을 하는 단백질이 발현되게 한다. 이 기능은 아밀로이드 전구체 단백질의 번역이 [[전령 RNA]]의 5' UTR에서 발견된 철 반응 성분에 대한 단일 뉴클레오타이드의 다형성으로 인해 파괴 될 수 있고, [[알츠하이머병|알츠하이머]]의 증가를 초래한다는 것이 밝혀진 후에 어느 정도 관심을 얻었다.<ref>{{저널 인용|제목=Iron and the translation of the amyloid precursor protein (APP) and ferritin mRNAs: Riboregulation against neural oxidative damage in Alzheimer's disease|저널=Biochemical Society Transactions|성=Rogers|이름=Jack T.|성2=Bush|이름2=Ashley I.|연도=2008|권=36|호=6|쪽=1282–7|doi=10.1042/BST0361282|pmc=2746665|pmid=19021541|성3=Cho|이름3=Hyan-Hee|성4=Smith|이름4=Deborah H.|성5=Thomson|이름5=Andrew M.|성6=Friedlich|이름6=Avi L.|성7=Lahiri|이름7=Debomoy K.|성8=Leedman|이름8=Peter J.|성9=Huang|이름9=Xudong}}</ref> 

==== uORF 및 재개 ====
[[진핵생물|진핵 생물]]에서 또 다른 형태의 번역 조절은 5' UTR의 업스트림 오픈 리딩 프레임(uORF)이라는 독특한 요소에서 비롯된다. 이러한 요소는 모든 인간 유전자의 35~49%에서 존재하는 일반적인 요소이다.<ref>{{저널 인용|제목=Untranslated regions of mRNAs.|저널=Genome Biology|성=Mignone|이름=Flavio|성2=Gissi|이름2=Carmela|연도=2002|권=3|호=3|쪽=reviews0004.1|doi=10.1186/gb-2002-3-3-reviews0004|pmc=139023|pmid=11897027|성3=Liuni|이름3=Sabino|성4=Pesole|이름4=Graziano}}</ref> uORF는 암호화 서열 개시 부위의 상류에 위치한 5' UTR에 위치한 코딩 서열이다. 이 uORF에는 업스트림 AUG(uAUG)라고하는 자체 시작 코돈이 포함되어 있다. 이 코돈은 리보솜에 의해 스캔 된 후 번역되어 작동된다.<ref>{{저널 인용|제목=Upstream open reading frames: Molecular switches in (patho)physiology|저널=BioEssays|성=Wethmar|이름=Klaus|성2=Smink|이름2=Jeske J.|연도=2010|권=32|호=10|쪽=885–93|doi=10.1002/bies.201000037|pmc=3045505|pmid=20726009|성3=Leutz|이름3=Achim}}</ref> 주요 단백질 코딩 서열 또는 동일한 전사체에 존재할 수 있는 다른 uORF의 [[번역 (생물학)|번역]]을 조절할 수 있다. 

== 참고 ==

* 3' 비번역 부위 
* UORF 
* 철 반응성 요소 결합 단백질 
* 철 반응 요소 
*
* 트랜스 스플라이싱 
* UTRdb 

== 각주 ==
{{각주}}

[[분류:유전자 발현]]
[[분류:RNA]]