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RNA 편집 : 새로운 차원의 초고도 생물복잡성
(RNA Editing: Biocomplexity Hits a New High)
Jeffrey Tomkins

    유전체(genome)가 처음 발견되었을 때, 진화론적 분자생물학의 설명은 유전정보는 일관되게 DNA에서부터 RNA로 단백질로 전달된다는 것이었다. 그러나 이제 RNA 정보는 다양한 메커니즘들에 의해서 변경될 수 있음이 밝혀졌다. 그리고 오징어(squid) 유전학에 대한 새로운 연구는 이러한 프로세스 중 하나인, ‘RNA 편집(RNA editing)’이라 불려지는 과정은 전례 없는 수준의 초고도 생물복잡성(biocomplexity)을 밝혀내고 있었다.[1]

해파리에서 사람까지 모든 주요한 동물 그룹들은 단백질 암호 및 비암호 RNA 유전자들부터 복사된 RNA를 변경하기(modify) 위해서 놀라운 세포 기계 장치들을 사용한다. 그러한 시스템들 중 발견된 최초의 것 중 하나가 ‘선택적 접합(alternative splicing, 선택적 재조합, 선택적 이어붙이기)’이라는 것이다. 거기에서 하나의 단일 유전자는 그것의 모듈식 구성요소들을 추가, 제거, 중복시킬 수 있으며, 심지어 완전히 별도 유전자의 생성물들과 결합할 수도 있다.[2] 따라서 단일 유전자는 다양한 일련의 RNAs 변이체(RNA variants)들을 만들어낼 수 있었던 것이다. 그래서 RNA가 단백질을 만들기 위해서 번역될 때, 많은 다른 형태의 단백질들이 만들어질 수 있었다.

선택적 접합이 이루어내는 믿을 수 없을 정도의 다양성에 추가하여, ‘RNA 편집(RNA Editing)’이라고 불리는 역동적인 RNA 변경의 또 다른 형태가 존재한다는 것이 발견되었다. 커다란 덩어리의 염기서열을 뒤섞는 선택적 접합과 같지 않게, RNA 편집은 단일 염기(single bases)를 타켓으로 한다. 동물에서 RNA 편집의 가장 일반적인 유형 중 하나는 아데노신 염기(adenosine base)의 이노신 염기(inosine base)로의 변경(A-to-I editing)이다. 이오신 염기는(이것은 표준 유전암호의 부분이 아님) 단백질이 만들어지는 리보솜(ribosome)에서 실제로는 구아닌 염기(guanine base)로서 해석된다. 암호 및 비암호 RNAs 모두에서 이러한 타입의 편집은 유전자 발현에서 막대한 영향을 끼치는 것이 발견되었다.[3] 덧붙여서, 단백질 암호 부위 전사체의 변경은 단백질군(proteome)이라 불리는 세포의 전체 단백질들의 역동적인 다양성을 창출해내는 또 하나의 시스템이 되고 있었던 것이다.[4]

지금까지 RNA 편집에 대해 잘 연구된 동물 사례들은 포유류와 파리였다. 그러나 상당히 낮은 수준에서 발생되는 것으로 생각됐었다.[5] 그러나, 새로운 한 연구는 오징어(squid)에서 일어나고 있는 RNA 편집을 보고했는데[1], 연구된 대부분의 단백질들은 RNA 편집에 의해서 영향을 받고 있었다.[1] 사실, 연구자들은 A-to-I RNA 편집이 오징어의 대부분의 생화학 경로(biochemical pathways)들에서 널리 영향을 미치고 있음을 발견했다. 특히 오징어의 신경계에 관련된 경로들에서 그랬다. 다른 보고들도 RNA 편집이 사람과 다른 포유류의 신경계가 적절한 기능을 하는데 있어서 매우 중요하다는 것을 입증해오고 있다.[6, 7]

고도로 전문화된 신경계와 커다란 축삭(axons, 신경세포 섬유)을 가지고 있는 오징어는 신경계가 어떻게 생리학적으로 작동되는지를 연구하는데 있어서 수년 동안 모델 동물이었다. 이 새로운 연구 성과 덕분에, 특히 오징어의 번개처럼 빠른 근육 및 신경 반응과 관련하여, RNA 편집의 역할과 중요성은 더욱 명확하게 입증되었다. 그러나 오징어의 RNA 편집의 초고도 복잡성은 정말로 경이로운 것이었고, 다른 동물에서 이 정도 수준의 복잡성은 관측된 적이 없었다. 인터뷰에서, 선임 연구자인 엘리 아이젠버그(Eli Eisenberg) 박사는 말했다. ”우리는 RNA 편집이 유전정보 처리 과정에서 예외적인 역할을 수행하는 것이 아니라, 하나의 주요한 수행자라는 것을 입증했다. 그리고 오징어의 RNA 편집은 오징어의 전체 단백질군, 즉 어떤 시기에 유전체, 세포, 조직, 또는 생물체에 의해서 발현되는 전체 단백질 세트를 극적으로 다시 재구성할 수 있음을 보여주었다.”[8]

오징어가 유전정보를 글자 그대로 ‘날아가면서’ 재암호화 할 수 있도록 하는, 그래서 그 환경에 빠른 적응 반응을 보일 수 있도록 하는, 이 놀라운 초고도 복잡성은 하나의 공학적 경이(engineering marvel)인 것이다. 이것은 RNA 편집과 결부된 모든 다른 복잡한 세포 정보 시스템의 연구에 진정 빛을 비춰주고 있는 것이었다. 이러한 초고도 생물복잡성이 무작위적인 복제 오류로 우연히 생겨날 수 있었을까? 그럴 수 없다. 오직 초월적 지혜와 능력을 가지신 창조주만이 이러한 경이로운 초고도 생물복잡성의 근원이 될 수 있는 것이다.    


References
1. Alon, S. et al. 2015. The majority of transcripts in the squid nervous system are extensively recoded by A-to-I RNA editing. elife. DOI:10.7554/eLife.05198.
2. Roy, B., L. M. Haupt, and L. R. Griffiths. 2013. Review: Alternative Splicing (AS) of Genes As An Approach for Generating Protein Complexity. CurrentGenomics. 14 (3): 182-194. DOI:10.2174/1389202911314030004.
3. Chen, L. L. and G. G. Carmichael. 2008. Gene regulation by SINES and inosines: biological consequences of A-to-I editing of Alu element inverted repeats. Cell Cycle. 7 (21): 3294-3301.
4. Pullirsch, D. and M. F. Jantsch. 2010. Proteome diversification by adenosine to inosine RNA editing. RNA Biol. 7 (2): 205-212.
5. Nishikura, K. 2010. Functions and regulation of RNA editing by ADAR deaminases. Annu Rev Biochem. 79: 321-349. DOI:10.1146/annurev-biochem-060208-10525
1.
6. Slotkin, W. and K. Nishikura. 2013. Adenosine-to-inosine RNA editing and human disease. Genome Med. 5 (11): 105. DOI:10.1186/gm508.
7. Tariq, A. and M. F. Jantsch. 2012. Transcript Diversification in the Nervous System: A to I RNA Editing in CNS Function and Disease Development. Front Neurosci. 6: 99. DOI:10.3389/fnins.2012.00099.
8. Make Like a Squid and Transform. Tel Aviv University American Friends news release. Posted on aftau.org February 12, 2015.

*Dr. Tomkins is Research Associate at the Institute for Creation Research and received his Ph.D. in Genetics from Clemson University.


*참조 : Shimmering Squid Changes Color  (youtube 동영상)

https://www.youtube.com/watch?v=2MjU1gtAWGU

Squid and octopus camouflage (youtube 동영상)

https://www.youtube.com/watch?v=0b4tmbE5jj4

 

출처 : http://www.icr.org/article/8649
URL : ICR News, 2015. 3. 2.
번역자 : 미디어위원회

관련 자료 링크:

1. 초파리 전사체의 초고도 복잡성 (Mind-Boggling Complexity in the Fruit Fly Transcriptome)
2. 밝혀지고 있는 유전체 내 단백질 비암호 부위의 기능들. : VlincRNAs의 제어 및 조절 특성. (VlincRNAs Provide Clues to Genomic Dark Matter)
3. 새로운 차원의 복잡성을 가지고 있는 고리모양의 원형 인트론 RNAs의 발견 (Circular Intronic RNAs Defy Junk DNA Dogma)
4. RNA의 발견들은 진화론적 주장을 논박한다. (RNA Discoveries Refute Key Evolutionary Argument)
5. 곰팡이의 RNA 접합 메커니즘은 진화론에 타격을 가하다. (Unique Fungal RNA Splicing Mechanism Strikes a Blow Against Darwinian Evolution)
6. 유전자의 이중 암호는 고도의 지적설계를 가리킨다. (Dual-Gene Code Discovery Highlights Designed Biocomplexity)
7. 듀온 : DNA의 이중 암호는 진화론을 거부한다. (Duons: Parallel Gene Code Defies Evolution)
8. DNA에서 제2의 암호가 발견되었다! 더욱 복잡한 DNA의 이중 언어 구조는 진화론을 폐기시킨다. (Two Genetic Codes Is Better Than One)
9. 유전자의 이중 암호는 진화론을 완전히 거부한다. : 중복 코돈의 3번째 염기는 단백질의 접힘과 관련되어 있었다. (Dual-Gene Codes Defy Evolution...Again)
10. 새로운 기술이 추가로 밝혀낸 유전체의 초고도 복잡성 (New Technology Reveals More Genome Complexity)
11. ‘엔코드’ 연구로 밝혀진 유전체의 초고도 복잡성. : ‘정크 DNA’ 개념의 완전한 몰락 (ENCODE Reveals Incredible Genome Complexity and Function)
12. 누가 제트 추진을 발명했는가? : 놀라운 창조물 오징어 (Who invented jet propulsion?)
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