연구에 따르면 RNA '정크'가 우리 유전자를 어떻게 제어하는지 밝혀졌습니다.

애리조나 주립대학교의 연구자들은 살아있는 유기체에서 유전자가 어떻게 조절되는지 이해하는 데 상당한 진전을 이루었습니다. 저널에 발표된 새로운 연구 핵산 연구작고 투명한 회충 Caenorhabditis elegans (C. elegans)의 중요한 RNA 조각에 중점을 둡니다.

이 연구는 C. elegans의 RNA 3'UTR 영역에 대한 상세한 지도를 제공합니다. 3'UTR(비번역 영역)은 유전자 조절에 관여하는 RNA 부분입니다.

새로운 지도는 DNA 유전자가 RNA로 전사된 후 어떻게 켜지고 꺼지는지를 연구하는 과학자들에게 귀중한 도구입니다. 이 데이터를 사용하여 과학자들은 작은 RNA 분자(miRNA)가 유전자와 상호 작용하여 활동을 제어하는 ​​방식에 대한 향상된 예측을 할 수 있습니다. 연구원들은 또한 RNA 분자를 처리하고 조절하는 데 도움이 되는 3'UTR의 중요한 영역을 조사했습니다.

연구자들은 이 모델 유기체의 유전 물질을 연구함으로써 유전자 행동의 신비에 대한 더 깊은 통찰력을 얻고 인간의 건강과 질병에 필수적인 기본적인 생물학적 과정을 밝힙니다.

"이 기념비적인 연구는 20년간의 노력의 정점을 나타냅니다. 우리는 마침내 고등 유기체에서 유전자가 어떻게 형성되는지에 대한 완전한 그림을 갖게 되었습니다"라고 새로운 연구의 교신 저자인 Marco Mangone은 말했습니다. "이 완전한 데이터 세트를 통해 이제 이러한 유전자 섹션 내의 모든 조절 및 처리 요소를 정확히 찾아내고 연구할 수 있습니다. 이러한 요소는 유전자 발현 기간, 세포 내 특정 위치 및 필요한 발현 수준을 결정합니다."

Mangone은 Biodesign Virginia G. Piper 맞춤형 진단 센터의 연구원이자 ASU 생명과학부 교수입니다.

유전자는 이야기의 절반에 불과하다

유전자는 지구상의 놀라울 정도로 다양한 생명체에 대한 청사진을 담고 있는 DNA의 한 부분입니다. 그러나 이러한 다재다능함의 비결 중 하나는 유전자 자체에 있는 것이 아니라 그 효과가 섬세하게 미세 조정되는 방식에 있습니다. 유전자는 세포와 조직을 만들고 복구하고 화학 반응을 가속화하며 병원체로부터 신체를 방어하는 데 필수적인 역할을 하는 단백질을 만드는 지침을 제공합니다.

유전자가 단백질을 생산하려면 RNA라는 중간 분자가 필요합니다. 이 과정에서 DNA는 먼저 RNA로 복사되며, 이는 DNA 주형과 생성된 단백질 사이의 다리 역할을 합니다. 우리의 DNA 게놈은 태어날 때부터 고정되어 있지만 RNA는 유전자 발현 방식을 조절하여 신체에 엄청난 유연성을 제공합니다.

유전적 지시사항이 DNA에서 메신저 RNA(mRNA)로 전사되면 mRNA의 특수한 부분인 3'UTR이 단백질 생산 방식을 조절할 수 있습니다.

3'UTR은 메신저 RNA 분자의 끝에 위치한 RNA 섹션입니다. 이는 mRNA의 안정성과 효율성을 제어하여 단백질이 언제 어떻게 만들어지는지를 제어하는 ​​데 도움을 줍니다. 이 조절은 환경 변화에 대한 역동적인 반응을 가능하게 하고 다양한 생리적 요구에 적응하는 데 필수적인 단백질 생산을 제어할 수 있게 해줍니다.

3'UTR 재검토

처음에는 3'UTR과 같은 비암호화 RNA는 그 자체가 단백질을 코딩하지 않기 때문에 필수적이지 않은 유전 단편으로 간주되었습니다. 그러나 최근 연구에 따르면 유전자 행동을 수정하고 mRNA 안정성, 국소화 및 번역 효율성에 영향을 미치는 데 중요하다는 것이 밝혀졌습니다. 번역은 RNA를 아미노산 서열로 구성된 단백질로 변환하는 과정을 의미합니다.

3'UTR은 단백질 생산에 대한 견제와 균형의 정교하고 적응력이 뛰어난 시스템의 필수적인 부분입니다. 또한 이러한 RNA 조절 요소에는 마이크로RNA 및 RNA 결합 단백질을 포함하여 단백질 조절을 담당하는 다른 요소에 대한 결합 부위가 포함되어 있는 경우가 많습니다.

그 중요성에도 불구하고 과학자들은 이전에 그것에 대해 거의 알지 못했습니다. 새로운 연구는 C. elegans의 거의 모든 유전자에 대한 3'UTR을 매핑하여 모든 동물에 대한 동종의 가장 완벽한 지도를 제공함으로써 이러한 격차를 해결합니다.

유전자 기능과 질병에 대한 창

C. elegans는 생물학적 연구에서 가장 광범위하게 연구된 모델 유기체 중 하나인 작고 투명한 선충입니다. 그 중요성은 단순성, 짧은 수명주기 및 잘 매핑된 유전 구조에 있습니다.

유기체는 인간과 많은 필수 생물학적 경로를 공유하므로 유전자 기능, 발달 및 질병 과정을 연구하는 데 매우 중요합니다. 투명한 몸체를 통해 연구자들은 실시간으로 세포 과정을 관찰할 수 있으며, 유전자 구성을 통해 유전자를 정밀하게 조작할 수 있습니다.

이러한 특성으로 인해 C. elegans는 인간을 포함한 종 전반에 걸쳐 종종 보존되는 생물학의 기본 메커니즘을 밝히기 위한 강력한 도구가 됩니다.

이 연구는 C. elegans에서 서로 다른 3'UTR 사이를 전환하는 과정이 이전에 생각했던 것보다 덜 일반적이라는 것을 발견했습니다. 이는 이전의 믿음에 도전하고 유전자 조절의 복잡성을 강조합니다. 새로운 데이터를 사용하여 과학자들은 microRNA가 유전자와 상호 작용하는 방식에 대한 예측을 업데이트했습니다.

새로운 연구에서 얻은 통찰력은 인간의 건강에 광범위한 영향을 미칩니다. 유전자 조절에 문제가 있으면 암, 당뇨병, 신경 장애 등의 질병이 발생할 수 있습니다. 3'UTR과 그 규제 요소에 대한 상세한 지도를 제공함으로써 이 연구는 더 나은 치료와 요법으로 이어질 수 있는 새로운 통찰력을 제공합니다.

이번 연구에서 생성된 새로운 데이터 세트는 유전학과 인간 건강을 연구하는 과학자들에게 핵심 자원이 될 것입니다. ASU 팀은 이러한 규제 요소가 어떻게 작동하고 유전자 제어에 중요한 영향을 미치는지 더 자세히 조사하기 위해 연구를 계속할 계획입니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/07/240702135418.htm