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레트론

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목차

1. 개요

레트론은 박테리아에서 발견되는 역전사 요소의 일종으로, msDNA 합성에 관여하는 세 개의 유전자좌를 포함하는 RNA 전사체의 합성을 제어하는 오페론을 가지고 있다. 레트론은 세균 숙주를 파지 감염으로부터 보호하는 기능을 하며, 유전자 편집 도구로 개발되고 있다. 역전사 효소를 암호화하는 요소는 원핵생물에 존재하지 않는다고 여겨졌으나, 레트론 외에도 group II 인트론과 다양성 생성 역전사 요소(DGR)와 같은 다른 박테리아 역전사 요소가 존재한다.

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레트론

2. 서열 및 구조

레트론 오페론은 ''msr'', ''msd'', ''ret'' 세 유전자좌를 포함하는 RNA 전사체 합성을 제어하는 프로모터 시퀀스 P를 가진다. ''ret'' 유전자 산물인 역전사 효소는 RNA 전사체의 ''msd/msr'' 부분을 msDNA로 처리한다.
레트론 RT는 tyr-ala-asp-asp (YADD) 서열을 포함하여 7개의 보존된 아미노산 영역을 가진다.[1]

2. 1. 유전자 구성



레트론 요소는 길이가 약 2kb이다. 이들은 msDNA 합성에 관여하는 ''msr'', ''msd'', ''ret'' 세 유전자좌를 포함하는 RNA 전사체의 합성을 제어하는 단일 오페론을 포함한다. msDNA의 DNA 부분은 ''msd'' 유전자에 의해, RNA 부분은 ''msr'' 유전자에 의해 암호화되며, ''ret'' 유전자의 산물은 레트로바이러스 및 다른 유형의 레트로 요소에 의해 생성되는 것과 유사한 역전사 효소이다.[1] 다른 역전사 효소와 마찬가지로, 레트론 RT는 촉매 코어와 관련된 고도로 보존된 tyr-ala-asp-asp (YADD) 서열을 포함하여 7개의 보존된 아미노산 영역(그림에서 1-7로 표시됨)을 포함한다. ''ret'' 유전자 산물은 RNA 전사체의 ''msd/msr'' 부분을 msDNA로 처리하는 역할을 한다.

2. 2. 작동 원리

레트론 요소는 길이가 약 2kb이다. 이들은 msDNA 합성에 관여하는 세 개의 유전자좌, 즉 ''msr'', ''msd'', ''ret''를 포함하는 RNA 전사체의 합성을 제어하는 단일 오페론을 포함한다. msDNA의 DNA 부분은 ''msd'' 유전자에 의해, RNA 부분은 ''msr'' 유전자에 의해 암호화되며, ''ret'' 유전자의 산물은 레트로바이러스 및 다른 유형의 레트로 요소에 의해 생성되는 것과 유사한 역전사 효소이다.[1] 다른 역전사 효소와 마찬가지로, 레트론 RT는 촉매 코어와 관련된 고도로 보존된 tyr-ala-asp-asp (YADD) 서열을 포함하여 7개의 보존된 아미노산 영역을 포함한다. ''ret'' 유전자 산물은 RNA 전사체의 ''msd/msr'' 부분을 msDNA로 처리하는 역할을 한다.

3. 분류 및 분포

역전사 효소는 동물 바이러스에서 발견된 이후 수년 동안 원핵생물에는 존재하지 않는다고 여겨졌으나, 최근에는 역전사 요소라고 불리는, 역전사 효소를 암호화하는 요소들이 다양한 박테리아에서 발견되고 있다. 레트론은 박테리아에서 발견된 최초의 역전사 요소군이다.

3. 1. 원핵생물의 역전사 요소

역전사 효소는 동물 바이러스에서 발견된 이후 수년 동안 원핵생물에 존재하지 않는다고 여겨졌다. 그러나 현재 RT를 암호화하는 요소, 즉 역전사 요소가 다양한 박테리아에서 발견되었다.

레트론은 박테리아에서 발견된 최초의 역전사 요소 군이며, 알려진 다른 두 가지 박테리아 역전사 요소는 다음과 같다.

  • group II intron: Group II 인트론은 가장 잘 특성화된 박테리아 역전사 요소이며 자율적인 이동성을 보이는 유일한 유형이다. 이들은 촉매적이고 자체 스플라이싱하는 RNA 구조 내에 암호화된 RT로 구성된다. Group II 인트론 이동성은 인트론으로 암호화된 두 단백질에 결합된 인트론 lariat으로 구성된 리보핵단백질에 의해 매개된다.[3]

  • 다양성 생성 역전사 요소(DGR).[2] DGR은 이동성은 없지만 DNA 염기 서열을 다양화하는 기능을 한다.[3] 예를 들어, DGR은 ''보르데텔라''의 병원성 단계와 자유 생활 단계 사이의 전환을 매개한다.[4]

4. 기능

레트론은 유전자 편집 도구로 개발되고 있다.[7]

4. 1. 항파지 방어 시스템

레트론은 세균 숙주에게 파지 감염으로부터 어느 정도의 보호 기능을 제공한다. 몇몇 레트론은 특정 단백질 이펙터 코딩 유전자 옆의 DNA 영역에 위치하는데, 이러한 이펙터와 관련된 레트론은 발현이 활성화되면 함께 작용하여 파지 감염을 차단한다.[5][6]

5. 응용: 유전자 편집 기술

레트론은 유전자 편집 도구로 개발되고 있다.[7]

참조

[1] 논문 Retrons, msDNA, and the bacterial genome http://gcat.davidson[...]
[2] 논문 A diversity of uncharacterized reverse transcriptases in bacteria null
[3] 논문 Diversity-Generating Retroelements
[4] 논문 Genomic and Genetic Analysis of ''Bordetella'' Bacteriophages Encoding Reverse Transcriptase-Mediated Tropism-Switching Cassettes
[5] 논문 Bacterial retrons encode phage-defending tripartite toxin–antitoxin systems https://www.nature.c[...] 2022-09-01
[6] 논문 Bacterial Retrons Function In Anti-Phage Defense
[7] 논문 Retrons and their applications in genome engineering


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