미소RNA(microRNA) 소개

서론

성숙 마이크로RNA(miRNA)는 자연적으로 발생하는 작은 비코딩 RNA 분자로, 길이는 약 21~25 뉴클레오티드이다. 마이크로RNA는 하나 이상의 메신저 RNA(mRNA) 분자와 부분적으로 상보적이며, 번역 억제, mRNA 절단, 데아데닐화 등 다양한 방식으로 유전자 발현을 하향 조절하는 것이 주요 기능이다. 이들은 1993년 Lee와 동료들에 의해 최초로 기술되었으며1, 마이크로RNA라는 용어는 2001년에 만들어졌습니다². 이후 무작위 클로닝 및 시퀀싱 또는 컴퓨터 예측을 통해 다양한 생물체에서 수천 개의 miRNA가 확인되었습니다. Sanger 연구소에서 운영하는 miRBase는 miRNA 명명법, 서열 데이터, 주석 및 표적 예측 정보를 제공합니다.

 미소RNA 생합성

마이크로RNA를 암호화하는 유전자는 처리된 성숙 마이크로RNA 분자보다 훨씬 길다. 많은 마이크로RNA가 전사체 전구체(pre-mRNA) 호스트 유전자의 인트론에 존재하며, 조절 요소와 1차 전사체를 공유하고 유사한 발현 프로파일을 가지는 것으로 알려져 있다. 자체 프로모터로부터 전사되는 나머지 마이크로RNA 유전자들의 경우, 완전히 확인된 1차 전사체는 거의 없다. miRNA는 RNA 중합효소 II에 의해 pri-miRNA라 불리는 큰 RNA 전구체로 전사되며, 5' 캡과 폴리-A 꼬리를 포함한다. pri-miRNA는 핵 내에서 RNase III 효소인 Drosha와 이중가닥 RNA 결합 단백질인 Pasha/DGCR8^5로 구성된 마이크로프로세서 복합체에 의해 처리된다. 결과적으로 생성된 프리-미RNA는 길이가 약 70 뉴클레오티드이며 불완전한 줄기-고리 구조로 접혀 있다. 프리-미RNA는 이후 카리오페린 익스포틴 5(Exp5)와 Ran-GTP ^복합체에 의해 세포질로 수출된다. Ran(ras-관련 핵 단백질)은 RAS 초가족에 속하는 소형 GTP 결합 단백질로, 핵공 복합체를 통한 RNA 및 단백질 수송에 필수적이다7. Ran GTPase는 Exp5와 결합하여 전-miRNA와 함께 핵 내 이종 삼량체를 형성한다6^,8. 세포질에 도달한 프리-미RNA는 RNAse III 효소인 Dicer⁹에 의해 추가 가공 단계를 거쳐 약 22 뉴클레오티드 길이의 이중 가닥 RNA인 미RNA를 생성합니다. Dicer는 또한 RNA 유도 침묵 복합체(RISC)의 형성을 시작합니다. RISC는 미RNA 발현 및 RNA 간섭으로 관찰되는 유전자 침묵을 담당합니다.

Dicer 기능

Dicers는 ATPase/RNA 헬리카제, DUF283 (기능 미상 도메인), miRNA 및 siRNA의 특징적인 3' 말단 2염기 돌출부를 결합할 수 있는 PAZ(Piwi, Argonaut and Zwille) 도메인, 두 개의 촉매 RNase III 도메인(RIIIa 및 RIIIb), 그리고 C-말단 이중가닥 RNA 결합 도메인(dsRBD)을 포함한다. Dicer는 단량체로 기능하며, 두 RNase III 도메인의 분자 내 이량체화를 통해 단일 처리 센터를 갖습니다. 각 RNase 도메인은 이중가닥 RNA의 한 가닥을 독립적으로 절단하여 2-nt 3' 돌출부를 가진 생성물을 생성합니다. Dicer 효소는 프리-미RNA에서 miRNA를 절단하는 것 외에도 이중가닥 RNA를 siRNA로 처리합니다. Dicer 절단 후, miRNA 경로는 동물의 RNA 간섭(RNAi) 핵심 단계와 유사합니다. siRNA와 달리, microRNA는 번역 억제(miRNA와 mRNA 간의 낮은 상보성에 기반)를 통해 RISC가 유전자 발현을 하향 조절하도록 유도하거나, siRNA처럼 기능하여 mRNA 절단을 매개할 수 있습니다. 전사 후 기전의 선택은 침묵 RNA(siRNA 또는 miRNA)의 기원이 아니라 상보성의 정도에 의해 결정됩니다. miRNA가 표적과 완벽하거나 거의 완벽하게 상보적일 경우, 표적 mRNA를 특이적으로 절단할 수 있습니다. 내인성으로 발현되는 miRNA는 일반적으로 표적 유전자와 불완전하게 상보적이며, 번역 억제를 통해 유전자 발현에 미치는 효과를 조절합니다12.

RISC 복합체

Dicer가 전-miRNA 스템-루프를 절단하면 두 개의 상보적인 짧은 RNA 분자가 형성되지만, 그중 하나만 RISC 복합체에 통합됩니다. RISC는 아르고나우트(Ago) 단백질 가족 구성원을 포함하는 리보핵단백질 복합체입니다. 아르고나우트 단백질은 결합된 miRNA 단편과 상보적인 mRNA 가닥을 대상으로 하는 내핵산분해효소 활성을 가집니다. 아르고나우트는 가이드 가닥 선택과 패스너 가닥 분해에도 부분적으로 관여한다. 통합된 가닥은 가이드 가닥으로 알려져 있으며, 아르고나우트 단백질이 5' 말단의 안정성을 기준으로 선택한다. 남은 가닥인 패스너 가닥(*)은 RISC 복합체의 기질로 분해된다. 이중가닥 RNA(dsRNA)로부터 가이드 가닥을 선택하는 것은 주로 dsRNA 양 끝단의 안정성에 기반하는 것으로 보인다. 이중가닥의 5' 말단에 위치한 2~4개 뉴클레오티드(nt)의 염기쌍 안정성이 낮은 가닥이 RISC와 우선적으로 결합하여 활성 miRNA가 된다. 활성 RISC 복합체에 통합된 후, miRNA는 표적 mRNA의 3' 비번역 영역(UTR) 내 불완전한 상보적 부위에 결합하여 조절 효과를 발휘합니다. miRNA 결합으로 형성된 이중가닥 RNA는 번역 억제를 초래합니다.

연구에서의 miRNA

첫 번째 miRNA가 발견된 지 10년이 넘었지만, 연구자들이 이 조절 분자들의 범위와 다양성을 이해하기 시작한 것은 최근의 일이다. miRNA가 세포 성장, 발달, 분화와 관련된 다양한 핵심 조절 기능을 수행하며 다양한 인간 질환과 연관되어 있다는 증거가 점점 더 늘어나고 있다. 여러 miRNA가 ^암14,15 및 심장 질환¹⁶과 연관되어 있다. 발현 분석 연구에 따르면 종양에서는 정상 조직에 비해 miRNA 발현이 교란된 것으로 나타났습니다¹⁵. 마이크로RNA는 유방암, 폐암, 대장암에서 발현이 조절되지 않으며, 버킷 림프종 및 기타 인간 B세포 림프종에서는 발현이 증가합니다. 결과적으로 인간 miRNA는 특히 미래 암 진단을 위한 바이오마커로 매우 유용할 가능성이 높으며, 질병 개입을 위한 매력적인 표적으로 빠르게 부상하고 있습니다. 암과의 연관성 외에도 마이크로RNA는 심장 기능 및 기능 장애의 다양한 측면 조절에도 중요한 역할을 합니다. 여기에는 심근 세포 성장, 심실 벽의 무결성, 수축성, 유전자 발현, 심장 리듬 유지 등이 포함됩니다. 마이크로RNA의 비정상적 발현은 다양한 형태의 심장 질환에 필요충분조건으로 입증되었습니다16.

미세RNA 연구 제품 라인업

미RNA 연구가 매우 유망하며 미래의 최첨단 의료 치료법 다수의 핵심이 될 수 있음은 분명합니다. 미RNA에 대한 관심 증가에 발맞추기 위해 머크는 이 급속히 발전하는 연구 분야에 대한 강력한 의지를 다지고 있으며, 미RNA 분리, 증폭, 프로파일링 및 기능 분석을 포함한 포괄적인 제품 포트폴리오를 고객에게 제공하기 위한 개발 과정에 있습니다. mirPremier microRNA Isolation Kit는 이미 확고한 MISSION^® RNAi 제품 라인을 보완합니다. 이 제품 라인에는 다양한 MISSION^® siRNA, MISSION^® miRNA mimics 및 shRNA 제품과 라이브러리, mRNA 검출 시약, 항체, 단백질 수준 검출을 위한 AQUA™ 펩타이드와 같은 서비스가 포함됩니다. 세포 배양, 세포 생물학 화합물 및 분석, 형질 도입 시약 등 지원 시약의 전체 워크플로우를 포함합니다.
 

miRNA 제품

MISSION^® 인간 miRNA 모방체

Human miRNA Mimics 라이브러리는 MirBase ver. 21을 기반으로 합니다. 라이브러리 형식(96웰 플레이트 형식, 0.25 nmol/웰) 및 개별 튜브(5 nmol)로 제공됩니다. 새로운 MISSION^® miRNA mimic 디자인은 천연 miRNA 표적에 대한 노크다운 효율을 기능적으로 테스트하여 가능한 오프 타겟 효과를 줄입니다.

MISSION^® 타겟 ID 라이브러리

MISSION^® 타겟 ID 라이브러리는 벤치탑에서 전사체 수준의 인간 miRNA 및 ncRNA 유전자 타겟 식별을 가능하게 합니다. 혁신적인 이중 양성 선별 시스템을 통해 최소한의 시간, 시약 또는 자본 장비 비용으로 모든 연구자가 신속한 전사체 miRNA 및 ncRNA 유전자 타겟 스크리닝을 수행할 수 있습니다.

SwitchGear Genomics™ 기반 MISSION^® 3′UTR Lenti GoClone

SwitchGear Genomics^™와 협력하여 MISSION^® 3′UTR 렌티 고클론의 게놈 전체 컬렉션을 제공합니다. 이 새로운 시스템은 바이러스 벡터를 활용하여 SwitchGear의 신개념 RenSP 리포터 유전자와 융합된 인간 3′UTR을 전달합니다. LightSwitch Luciferase Assay Reagent™는 RenSP와 함께 사용하도록 특별히 설계되어 최대 감도, 동적 범위 및 편의성을 제공합니다.