비번역 부위

분자유전학에서 비번역 부위(Untranslated region, UTR)는 mRNA 가닥의 부호화 서열 양쪽에 있는 두 섹션 중 하나를 나타낸다. 5' 쪽에 있으면 5' 비번역 부위(또는 선도 서열)라고 하고, 3' 쪽에 있으면 3' 비번역 부위(또는 후행 서열)라고 한다. mRNA는 DNA에서 리보솜, 즉 세포 내 단백질 합성(번역) 장소로 정보를 운반하는 RNA이다. mRNA는 해당 DNA 서열로부터 처음 전사된 다음 단백질로 번역된다. 그러나 5' 및 3' UTR을 포함하여 mRNA의 여러 영역은 일반적으로 단백질로 번역되지 않는다.

비록 비번역 부위라고 불리며 유전자의 부호화 영역을 형성하지 않지만, 5' UTR 내에 위치한 uORF는 펩타이드로 번역될 수 있다.

5' UTR은 부호화 서열의 상류에 있다. 5' UTR 내에는 리보솜이 인식하여 결합하고 번역을 개시할 수 있도록 하는 서열이 있다. 번역 개시 메커니즘은 원핵생물과 진핵생물에서 다르다. 3' UTR은 번역 종결 코돈 바로 뒤에 있다. 3' UTR은 번역 종결뿐만 아니라 전사 후 변형에도 중요한 역할을 한다.

이러한 종종 긴 서열들은 한때 진화적 시간 동안 단순히 축적된 쓸모없거나 정크 mRNA로 여겨졌다. 그러나 이제 mRNA의 비번역 부위는 진핵생물의 유전자 발현의 많은 조절 측면에 관여하는 것으로 알려져 있다. 이러한 비부호화 영역의 중요성은 자연선택이 그렇지 않았다면 이 쓸모없는 RNA를 제거했을 것이라는 진화론적 추론에 의해 뒷받침된다.

5' 및 3' UTR을 다른 비단백질 부호화 RNA와 구별하는 것이 중요하다. 프리-mRNA의 부호화 서열 내에는 단백질 산물에 포함되지 않을 RNA 섹션이 발견될 수 있다. 이러한 RNA 섹션을 인트론이라고 한다. RNA 스플라이싱으로 생성되는 RNA는 엑손 서열이다. 인트론이 비번역 부위로 간주되지 않는 이유는 RNA 스플라이싱 과정에서 인트론이 스플라이싱되기 때문이다. 인트론은 번역될 성숙 mRNA 분자에 포함되지 않으므로 비단백질 부호화 RNA로 간주된다.

 역사 
mRNA의 비번역 부위는 첫 번째 mRNA 분자가 완전히 서열화된 후 1970년대 후반부터 연구 주제가 되었다. 1978년에 인간 감마-글로빈 mRNA의 5' UTR이 완전히 서열화되었다. 1980년에는 중복된 인간 알파-글로빈 유전자의 3' UTR에 대한 연구가 수행되었다.

 진화 
비번역 부위는 원핵생물과 진핵생물 모두에서 볼 수 있지만 길이와 구성은 다를 수 있다. 원핵생물에서 5' UTR은 일반적으로 3~10개의 뉴클레오타이드 길이이다. 진핵생물에서 5' UTR은 수백에서 수천 개의 뉴클레오타이드 길이에 달할 수 있다. 이는 원핵생물에 비해 진핵생물의 게놈이 더 복잡하다는 것과 일치한다. 3' UTR도 길이가 다양하다. 폴리-A 꼬리는 mRNA가 분해되는 것을 방지하는 데 필수적이다. 5' 및 3' UTR의 길이에는 차이가 있지만, 5' UTR의 길이가 3' UTR의 길이보다 진화적으로 더 보존되어 있는 것으로 밝혀졌다.

 원핵생물 

원핵생물의 5' UTR은 샤인-달가노 서열(5'-AGGAGGU-3')로 구성된다. 이 서열은 개시 코돈으로부터 3~10 염기쌍 상류에 있다. 개시 코돈은 단백질로 번역이 시작되는 지점이다.

 진핵생물 

진핵생물의 5' UTR은 원핵생물보다 더 복잡하다. 이는 코자크 합의 서열(ACCAUGG)을 포함한다. 이 서열은 개시 코돈을 포함한다. 개시 코돈은 단백질로 번역이 시작되는 지점이다.

 질병과의 연관성 

mRNA의 이러한 비번역 부위의 중요성은 이제 막 이해되기 시작하고 있다. 비번역 부위의 돌연변이와 암과 같은 특정 질병 발생 위험 증가 사이의 연관성을 발견한 다양한 의학 연구가 진행 중이다. 예를 들어, HLA-G 3'UTR 영역의 다형성과 대장암 발생 사이의 연관성이 발견되었다. 다른 유전자의 3' UTR에서 단일 염기 다형성도 조산에 대한 감수성과 연관되어 있다. APP 유전자의 3' UTR 돌연변이는 뇌 아밀로이드 혈관병증 발생과 관련이 있다.

 추가 연구 
최근 비번역 부위에 대한 연구를 통해 이러한 요소의 본질과 기능에 대한 일반적인 정보가 수집되었다. 그러나 mRNA의 이러한 영역에 대해 알려지지 않은 것이 여전히 많다. 유전자 발현 조절이 세포의 적절한 기능에 중요하므로, 이는 더 깊이 연구되어야 할 분야이다. 3' 비번역 부위의 돌연변이가 관련 없어 보이는 여러 유전자의 발현을 변경할 가능성이 있다는 점을 고려하는 것이 중요하다. 우리는 비번역 부위의 적절한 기능과 세포의 질병 상태 사이의 연관성을 이제 막 이해하기 시작하고 있다.

 같이 보기 
 UTR 조절 활동 지도
 부호화 영역
 5' 비번역 부위
 RNA 생물학의 역사
 miRNA
 3' 비번역 부위
 상류 개방 판독 프레임(uORF)
 각주 

 외부 링크 




 UTResource

분류:RNA
분류:유전자 발현