Gene silencing 요약

Gene silencing

1. RNAi (RNA interference)
2. 유전자를 침묵시키는 짧은 RNA는 3가지 방식으로 유전자를 침묵시킨다.
   1. siRNA (cis-acting)
      1. 인공적으로 만들어지거나 더 긴 dsRNA 전구체로부터 만들어진다.
      2. cis-acting : 자기를 만들게한 전사체를 조절한다. antisense RNA와 유사하다.
      3. Drosha 필요 없음
      4. Dicer에 의한 절단만 필요
      5. RISC 복합체 형성
   2. miRNA (trans-acting)
      1. 유전자에서 전사된 기다란 RNA로부터 만들어진다.
      2. trans-acting : 자기 유전자에서 만들어져 다른 유전자를 조절한다.
      3. Drosha 필요
      4. Dicer 필요
   3. piRNA (piwi-interaction)
      1. 주로 생식세포 발견
      2. dsRNA 전구체 필요 없다.
      3. Dicer 필요 없다.
3. miRNA / siRNA 작동기작 = 상동적 표적유전자 억제 기작
   1. 표적유전자에 mRNA가 붙어서 mRNA 분해
   2. mRNA에 붙어서 번역 억제
   3. chromosome remodeling으로 인한 표적 유전자 부위 침묵화
      1. 세가지 경로 모두 동일한 기구를 필요로 한다.
      2. RISC (RNA-induced silencing complex)
         1. siRNA / miRNA + Argonaute
4. siRNA amplification
   1. Dicer가 RISC에 있는 siRNA를 한가닥자른다.
   2. siRNA가 표적 유전자에 붙는다.
   3. RdRP(RNA 중합효소)가 붙어서 더 만든다.
   4. Dicer가 반복서열을 자름으로써 증폭한다.
5. miRNA
   1. miRNA는 유전자 발현조절의 핵심이다.
      1. Pri-miRNA : Drosha가 핵 안에서 가공한다.
      2. Pre-miRNA : Dicer가 세포질에서 가공한다.
      3. miRNA
   2. 과정
      1. RNA Pol ll 가 Pri-miRNA 를 전사한다.
      2. Pri-miRNA는 핵 안에서 Drosha에 의해 가공되서 Pre-miRNA가 된다.
         1. 3'이 2개 더 튀어나와 있는 쪽을 자른다 = 3' overhanging
         2. Dicer가 3' 돌출부를 인지한다.
      3. Pre-miRNA는 수송단백질로 핵 밖으로 나와 Dicer에 의해 가공되어서 miRNA가 된다.
         1. Dicer 구조
            1. RNase lll domain
            2. Linker domain : 길이를 재는 영역
            3. PAZ domain : 3' 돌출부를 인지하는 영역
      4. miRNA는 RISC에 붙을 때 한가닥만 붙는다.
         1. Argounaute : RISC의 핵심 단백질 = RNase
            1. Dicer에 의해 완성된 dsRNA와 결합한다.
            2. guide RNA만 남기고 Passenger RNA는 보낸다.
         2. PAZ영역이 Argounaute 단백질에 의해 잘린다.
         3. RNase 활성 영역이 5'말단에서 10번째 염기를 자른다
         4. Argounaute 구조
            1. ----N-terminal----PAZ----MID----PIWI
            2. MID : 5' 붙잡는 곳
            3. PAZ : 3' 붙잡는 곳
            4. PIWI : RNase 활성 있는 곳 : 5'에서 정확히 10번째 염기를 자른다.
      5. RISC의 miRNA는 상보적인 표적 mRNA를 찾아간다.
         1. 완전히 상보적이라면 분해하고
         2. 조금만 상보적이라면 번역을 억제한다.
6. Chromatin Remodeling
   1. RNA pol ll 가 dsRNA를 전사한다
   2. Dicer가 잘라서 siRNA로 만든다. (siRNA 증폭)
   3. RITS (RNA-induced transcriptional silencing) complex 가 붙는다.
   4. 히스톤이 methylation 된다.
   5. RDRC : 참조
7. siRNA
   1. 전구체는 더 긴 dsRNA
   2. Drosha를 필요로 하지 않는다.
   3. Dicer에 의해 잘린다.
   4. 21-22nt 인 siRNA는 RISC 복합체를 형성한다.
8. piRNA
   1. Transposon으로부터 세포를 보호하는 기능
      1. 세균 : CRISPR 존재
      2. 동물 : piRNA 존재
   2. piwi 단백질과 함께 RNA-단백질 복합체를 이룬다.
   3. 생식세포에서 자주 발견된다.
   4. microRNA보다 크다. 26-31nt
   5. 상보서열이 존재하지 않는다.
   6. 핵과 세포질에서 모두 발견된다.
9. X-inactivation
   1. Xist RNA (X inactive specific transcript)
      1. Xic (X inactivation center)에 의해 암호화 된다.
      2. 자신이 발현된 X 염색체를 코팅한다. (cis-acting)
      3. Xist RNA는 DNA 메틸화인자를 유도하여 침묵화 한다.
      4. X 염색체 불활성 상태 유도
      5. inactivation 된 X염색체는 Xist가 코팅한 것이다.
   2. X 염색체 선택 기작
      1. Tsix RNA 조절자
         1. Xic 에 의해 암호화 된다.
         2. 반대편 가닥에서 전사되는 Xist 유전자와 중첩된다.
         3. Xist의 전사 조절자 : antisense RNA
         4. Xist 전사를 막아 X 염색체의 활성상태 유지