miRNA, siRNA

오래 전 사이언스지에 나왔던 것 같은데, 딱히 찾아보려니 쉽지는 않네요. 질문에 올리신 글과 기억나는 것을 조합해서 답변을 드리겠습니다.

small RNA 라는 용어는, 기존의 RNA라고 하는 것과는 그 개념이 다르답니다.
직접적으로 유전자 발현과정에 관여하고 세포의 기능을 총괄 조정하는 것이 그 역할이라고 알려져 있는데요.
이 small RNA 중에서 각광을 받고 있는게 mi RNA와 si RNA 이지요.

mi RNA 는, micro RNA 라고 하는 것으로, 21개에서 25개 정도의 nucleotide 로 구성된 단일 염기가닥인 RNA 랍니다.
이 물질이 현재까지 밝혀진 바에 의하면, 진핵생물의 유전자 발현을 제어한다고 보여지고 있지요.(혹자는 반대로 억제를 통해서 오히려 발현을 촉진한다고도 본답니다.)

아시나요? 원핵세포의 경우  락 오페론이라고 하는 기작이 일어나지만, 실제로 진핵세포에서는 훨씬 더 복잡할 것이다... 라고 일반적인 교재에 쓰여 있잖아요. 바로 miRNA 의 기작이 락 오페론과는 다르게 일어난다는 의미이지요.
miRNA의 생성은 두 단계의 프로세싱으로 이루어지는데요.

처음 primary miRNA(흔히 이것을  pri-miRNA 라고도 쓰는데 mi RNA 전사체 라고 읽습니다.)가 핵 안에서 RNaselll type 효소 즉, Drosha 를 만나서 70에서 90 nt 정도의 stem-loop 의 pre-miRNA로 만들어집니다.
(쉽게 말해 상보적 결합의 형상을 가지게 되는 듯 하다는 말인데요. 이 반응이 끝이 아니고 다음 단계로...)
생성된 mi RNA 전사체가 세포질로 이동하여 효소 Dicer에 의해 절단되어 21에서 25 nt의 mature miRNA로 만들어진답니다.

조금 복잡한 이야기는 생략하고 이렇게 생성된 RNA 는 결국, 특정 발생단계에서 발현되어 생명체의 발생을 조절하게 되는데요. 그래서 이를 두고 st RNA (small temporal RNA) 라고 통칭하여 부른답니다.
이와 같은 연구는 1993년 이후 본격적으로 시작되어 현재에는, 150 여 개의 새로운 RNA 유전자가 찾아졌어요.

이렇게 종류가 많아지니  st RNA를 포함한 RNA 들을 모두 microRNA 라고 명명하였답니다.
현재까지, mi RNA의 기능은 여전히 많은 비밀을 담고 있는데요. 다음의 경우는 밝혀진 사실이니 기억해 주시면 좋을 것 같아요.

발생시기를 조절
cell proliferation 과 cell death를 조절
신경세포로의 분화를 조절
(최근에 신경세포의 분화 조절과 관련하여 무엇인가 또 하나가 나왔었는데, 기억이 안 나네요.)

si RNA(small interfering RNAs)는 이중가닥의 RNA(double-stranded RNA)가 Dicer에 의해 절단되어 생성되는 21에서 25nt 크기의 작은 RNA조각을 말한답니다.
이것은 상보적인 서열을 갖는 mRNA에 특이적으로 결합하여 단백질 발현을 억제하는 것으로 밝혀졌는데요.
이를 두고, 외부의 이중 가닥의 RNA를 선충에게 주입했을 때 상보적인 세포 내부의 mRNA와 서열특이적으로 결합해 유전자 침묵(gene silencing)을 유도하는 기능을 확인했고, 이를 계기로 이런 현상을 RNA interference(RNAi)라고 부르게 되었답니다.
si RNA 에 의해 그에 상보적인 염기서열을 갖는 mRNA 분해가 유발되는지 혹은 번역억제가 유도되는지 여부는, 해당하는 21에서 25 nt RNA와 mRNA간의 상보성 정도에 따라 결정된답니다.
위의 그림에서 가장 아래쪽에 팩맨 같이 생긴 아이가 RNA를 갉아 먹는 이야기가 여기에 해당합니다.

일반적으로, si RNA 가 mRNA와 100% 상보적인 경우는 mRNA 를 분해하고, 약 80-90% 상보적인 경우는 번역을 억제하는 것으로 알려져 있어요.

이를 종합하자면, mi RNA 는 종 간의 보존도가 매우 높아, 중요한 생명현상에 관여하는 것으로 알려져 있으니, 발현양상면에서 매우 중요한 기능을 담당하는 것이고,(달리 말해, 개체의 초기 배 발생단계에서는 발현이 되거나 되지 않거나를 결정하는 측면에서의 중요한 기능을 말하지요.) 더불어 이렇게 조절하는 기능이 있다는 것은 종 간 유사성이 어떻게 진화해 왔는지를 파악할 수 있을 뿐 아니라, 이전에는 존재하지 않았던 생물의 생체 조절 물질로 다양하게 사용할 수 있다는 이론적인 계산도 가능하지요.

더불어 이와 반대로 si RNA 는 생체 기작을 억제할 수 있는 방향으로의 연구를 할 수 있고요.
이  때문에, 학계에서는 이에 대한 연구를 끊임 없이 하고 있답니다. 유전적 정보의 결함에 의한 질병 억제, 혹은 형질의 강제 반응, 암의 발생에 대한 억제, 새로운 시약의 직접적인 유전자 속 침투 등의 아직까지는 환상적인 이야기들이 향후에 가능해지지 않을까 하는 생각도 조심스럽게 해 봅니다.