전사–번역 커플링이 프로모터 인근에서 초기 전사 효율을 결정하는 원리 밝혀

[토토사이트 사라짐필요성]

항생제 저항성이 있는 슈퍼 박테리아의 출현 빈도가 급속도로 증가하고 있어, 항생제 저항성에 대한 이해와 새로운 항생제 개발은 보건 의료 분야에 필수적이다.

유전자 발현 과정은 생명체 기능을 결정하는 핵심 기작으로, 항생제 개발 등을 위해 그 근본 원리 이해가 필수적이다.

세균은 전사와 번역이 동시에 일어나며‘전사–번역 커플링’이라는 독특한 현상이 나타난다. ‘전사-번역 커플링’은 세균의 유전자 발현 조절에 있어 중요한 현상이며 새로운 항생제 개발 타겟임에도 불구하고 구체적인 원리가 충분히 규명되지 못했다. 기존 토토사이트 사라짐는 전사–번역 분리 시 발현 효율이 저하되는 기작을 설명하고자 하였으나, 해당 기작은 번역 불가능한 mRNA 생성을 늦게 억제하여 비효율적일 것으로 예상되었다.

세균에서의 유전자 발현 과정을 이해하는 것은 기초 생명과학적으로 중요한 의미를 가지며, 더 나아가 세균의 성장과 생존 전략을 이해하는 데 필수적이다. 이는 항생제 개발, 합성생물학, 유전자 회로 설계 등에도 중요한 기초 지식을 제공한다.

[토토사이트 사라짐성과/기대효과]

토토사이트 이남기, 서상우 교수 공동 토토사이트 사라짐팀은 대장균에서 전사–번역 커플링이 전사 시작점 근처(프로모터 인근)에서 mRNA 품질 관리 메커니즘으로 작동함을 최초로 규명했다.

전사–번역 커플링이 형성되지 않으면 RNA 중합효소가 초기 단계에서 정체되어 발현이 차단됨을 확인했다.

5’-비번역 구간의 길이에 따라 mRNA 발현량이 달라지며, 대장균 유전자에서 비번역 구간이 100 개의 염기서열 미만으로 발견되는 진화적 이유를 최초로 규명했다.

이번 발견은 전사 초기 단계에서 작동하는 최초의 품질 관리 관문(checkpoint)을 제시하였으며, 인간을 포함한 진핵생물 발현 조절 기작과의 유사성을 확인했다.

본 토토사이트 사라짐는 세균 유전자 발현에 대한 근본 이해를 확장했을 뿐 아니라, 새로운 항생제 표적 발굴 및 합성생물학 기술 개발 등 다양한 응용 가능성을 제시한다.

해당 토토사이트 사라짐는 세계적 학술지인‘Nucleic Acids Research’에 게재되었다.

41네비게이션

유전자 발현은 모든 생명체의 기능을 결정하고 조절하는 핵심 기작으로, 생명 유지의 근본 원리를 이해하는 데 필수적이다. 세균은 단순한 구조에도 불구하고 DNA가 RNA로 복사되는 전사(transcription)와 RNA가 단백질로 번역(translation)되는 과정이 동시에 일어나며, 두 과정이 긴밀히 연결된 효율적인 유전자 발현 시스템을 갖추고 있다. 이러한 특성을 전사–번역 커플링(transcription–translation coupling, TTC)이라 부른다.

전사-번역 커플링은 세균의 유전자 발현을 조절하는 중요한 현상임에도 불구하고, 그 구체적인 원리는 아직 충분히 규명되지 못했다. 기존 토토사이트 사라짐에 따르면 전사와 번역이 분리될 시 조기 전사 종료(premature transcription termination)와 빠른 mRNA 분해로 인해 발현 효율이 감소하는 것으로 알려져 있었다. 하지만 이러한 기작은 전사 초기에 작동하지 않기 때문에 번역 불가능한 mRNA 생성을 늦게 억제하여 비효율적이라는 한계가 존재했다.

토토사이트 이남기 교수(화학부)와 서상우 교수(화학생물공학부) 공동 토토사이트 사라짐팀은 대장균에서 전사–번역 커플링이 전사 시작점인 프로모터 인근에서 mRNA 품질 관리 경로로 작동하는 새로운 메커니즘을 규명했다.

토토사이트 사라짐팀은 번역이 억제된 상황에서 기존 이해로는 설명할 수 없는 현상을 관찰했다. 전사가 시작된 직후, 즉, 프로모터 인접 구간의 mRNA 발현량이 극적으로 감소한 것이다. 해당 구간은 번역이 일어나지 않는 5’-비번역 구간으로, 번역이 이 영역의 발현량에 직접적인 영향을 준다는 사실은 매우 뜻밖의 발견이었다.

토토사이트 사라짐 결과, 이러한 현상은 프로모터 인근에서 전사–번역 커플링이 제대로 형성되지 않을 경우 RNA 중합효소가 프로모터로부터 평균 80~90 염기 정도만 진행한 뒤 활성을 잃기 때문임이 밝혀졌다. 이로 인해 프로모터 부근에 RNA 중합효소가 정체(traffic)되어 추가적인 초기 전사가 차단되는 것이다.

또한, 토토사이트 사라짐팀은 5’-비번역 구간의 길이가 길수록 이러한 전사 억제가 심화되어 mRNA 발현량이 크게 감소한다는 사실을 확인했다. 이를 통해 대장균 유전자에서 5’-비번역 구간의 길이가 100 bp 이상인 경우가 드문 진화적 이유를 최초로 제시했다.

이번 토토사이트 사라짐는 프로모터 인근에서의 전사–번역 커플링이 기존에 알려진 조기 전사 종료나 mRNA 분해보다 앞서 작동하는 최초의 품질 관리 관문(checkpoint)임을 보여준다. 즉, 세균은 전사 초기 단계에서 번역 불가능한 mRNA의 생성을 차단함으로써 효율적인 유전자 발현을 가능하게 하는 전략을 갖추고 있는 것이다. 이는 인간을 포함한 진핵 생물의 유전자 발현 조절 기작과 크게 닮아 있다는 점에서 학문적으로 큰 의미가 있다.

이러한 토토사이트 사라짐 성과는 세균 유전자 발현에 대한 근본적인 이해를 크게 확장하는 동시에, 전사–번역 커플링을 방해하는 새로운 항생제 표적 발굴, 효율적인 합성생물학 기술 개발 등 다양한 응용에도 중요한 단서를 제공할 것으로 기대된다.

해당 토토사이트 사라짐는 세계적 학술지인‘Nucleic Acids Research’에 게재됐으며, 한국토토사이트 사라짐재단의 지원을 받아 수행됐다.

[토토사이트 사라짐결과]

Promoter-proximal transcription–translation coupling controls early transcription in Escherichia coli

Soojin Park, Jina Yang, Sora Yang, Yong Hee Han, Giho Kim, Sang Woo Seo, Nam Ki Lee
(Nucleic Acids Research, 2025, https://doi.org/10.1093/nar/gkaf896)

본 토토사이트 사라짐는 대장균에서 전사-번역 커플링이 프로모터 인근에서 새로운 mRNA 품질 관리 매커니즘으로 작동한다는 사실을 규명했다. 전사-번역 커플링이 형성되지 않을 경우 RNA 중합효쇼가 초기 단계에서 정체되어 nRNA 발현이 억제되고, 5’-UTR 길이가 길수록 발현량이 감소한다는 점을 밝혔다. 이번 토토사이트 사라짐는 세균 유전자 발현 조절에 대한 근본적 이해를 확장하고, 항생제 표적 발굴, 합성생물학 기술 개발 등 다양한 응용 가능성을 제시했다.