알루프

R-loop
R-루프 형성과 안정화를 촉진하는 요인의 개략적 표현

R-루프는 세 가닥의 핵산 구조로, DNA로 구성된다.RNA 하이브리드 및 관련 비템플릿 단일 가닥 DNA. R-루프는 다양한 상황에서 형성될 수 있으며, 세포 구성요소에 의해 허용되거나 제거될 수 있다."R-루프"라는 용어는 D-루프에 대한 이러한 구조물의 유사성을 반영하기 위해 주어졌다. 이 경우 "R"는 RNA 모이성의 관여를 나타낸다.

실험실에서, R-루프는 또한 DNA-RNA 하이브리드의 형성에 유리한 조건에서 성숙한 mRNA와 이중 가닥 DNA의 혼합에 의해 생성될 수 있다. 이 경우, 내부 영역(mRNA에서 분할된)은 단일 가닥 DNA 루프를 형성하며, 이는 mRNA에서 보완적인 순서와 혼합될 수 없기 때문이다.

역사

DNA-mRNA 하이브리드가 스플리싱 엑손(splicising exon)을 통해 인트론이 제거된 지역에서 R-Loops를 형성하는 방법을 보여주는 그림.

R-루핑은 1976년에 처음 설명되었다.[1]R. Loberts와 Phillip A의 실험실에서 독립적인 R-루핑 연구. 샤프는 단백질 부호화 아데노바이러스 유전자가 성숙한 mRNA에 존재하지 않는 DNA 서열을 포함하고 있음을 보여주었다.[2][3]로버츠와 샤프는 1993년 독립적으로 인트론을 발견한 공로로 노벨상을 받았다.아데노바이러스에서 발견된 후, 인트론은 진핵성 타원부민 유전자(처음 오말리 연구소에 의해, 그 다음 다른 그룹에 의해 확인됨), [4][5]헥손 DNA,[2] 테트라히메나 열선염의 세포외 rRNA 유전자와 같은 많은 진핵 유전자에서 발견되었다.[6]

1980년대 중반 R-루프 구조에 구체적으로 결합하는 항체의 개발은 면역유동체 연구의 문을 열었고, DRIP-seq에 의한 R-루프 형성의 게놈적 특성화도 가능했다.[7]

R-루프 매핑

R-루프 매핑은 이중 가닥 DNA에서 인트론과 엑손의 구별에 사용되는 실험실 기법이다.[8]이 R-루프는 전자 현미경으로 시각화되며, 이 지역에서 결합되지 않은 루프를 만들어 DNA 내부 영역을 드러낸다.[9]

생체내 R-루프

R-루프가 복제 프라이머 역할을 할 수 있는 가능성은 1980년에 입증되었다.[10]1994년에는 Topoisomerase에서 돌연변이를 운반하는 대장균 돌연변이로부터 격리된 플라스미드 분석을 통해 R-루프가 생체내 존재하는 것으로 입증되었다.[11]내생적 R-루프의 발견은 유전자 염기서열 기술의 빠른 진보와 함께 2000년대 초반에 R-루프 연구의 꽃을 피웠으며 오늘날까지 계속되고 있다.[12]

R-루프 형성 및 분해능 규정

RNaseH 효소는 R-루프의 해체를 책임지는 일차 단백질로서, 두 개의 보완적인 DNA 가닥이 안느러미로 갈 수 있도록 RNA 모이질을 저하시키는 작용을 한다.[13]지난 10년간 연구 결과 R루프 축적에 영향을 미치는 것으로 보이는 50개 이상의 단백질이 확인되었으며, 이들 중 상당수는 템플릿에 재결합하는 것을 방지하기 위해 새로 전사한 RNA를 분리하거나 처리함으로써 기여한다고 믿어지고 있지만, 이들 단백질 중 다수에 대한 R루프 상호작용의 메커니즘은 아직 결정되지 않고 있다.[14]

유전자 조절에서 R-루프의 역할

R루프 형성은 활성 B세포가 항체생산을 조절할 수 있는 과정인 면역글로불린 등급 전환의 핵심 단계다.[15]그들은 또한 일부 활동적인 프로모터들을 메틸화로부터 보호하는 역할을 하는 것으로 보인다.[16]R-루프의 존재는 또한 전사를 억제할 수 있다.[17]또한, R-루프 형성은 적극적으로 번역된 지역의 특징인 "개방형" 염색질과 관련이 있는 것으로 보인다.[18][19]

유전적 손상으로서의 R-루프

계획되지 않은 R-루프가 형성되면, 그것들은 다양한 메커니즘에 의해 손상을 일으킬 수 있다.[20]노출된 단일 가닥 DNA는 활성화 유도 시티딘 디아미나제 등 DNA 변형 효소를 포함한 내생성 돌연변이겐의 공격을 받을 수 있으며, 복제 포크를 차단해 포크 붕괴와 그에 따른 이중 가닥 파손을 유도할 수 있다.[21]또한, R-루프는 프라이머 역할을 함으로써 계획되지 않은 복제를 유도할 수 있다.[10][19]

R루프 축적은 근위축성 측경화증 4형(ALS4)과 아탁시아 오쿨로모르 압락시아 2형(AOA2) 아이카르디-구티에르 증후군, 엔젤만 증후군, 프라더-윌리 증후군, 암 등 여러 질병과 연관돼 있다.[12]

R-루프, 인트론, DNA 손상

인트론은 유전자의 부호화 영역과 함께 전사되는 유전자 내의 비코딩 영역이지만, 이후 스플라이싱에 의해 1차 RNA 대본에서 제거된다.능동적으로 전사되는 DNA 부위는 종종 DNA 손상에 취약한 R-루프를 형성한다.인트론은 고도로 표현된 효모 유전자에서 R-루프 형성과 DNA 손상을 감소시킨다.[22]유전체 전체 분석 결과 효모와 사람 모두 비슷한 발현성의 무내 유전자에 비해 인트론 함유 유전자 표시는 R루프 수치가 감소하고 DNA 손상도 감소하는 것으로 나타났다.[22]R-루프 Prone 유전자에 인트론을 삽입하는 것도 R-루프 형성과 재조합을 억제할 수 있다.보닛 외 연구진(2017년)[22]은 유전적 안정성을 유지하는 인트론의 기능이 특히 고도로 표현된 유전자에서 특정 위치에서 인트론의 진화적 유지를 설명할 수 있다고 추측했다.

참고 항목

참조

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