센스 (분자생물학)
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1. 개요
센스(sense)는 분자생물학에서 핵산 가닥의 방향성을 나타내는 용어이다. 이중 가닥 DNA에서 센스 가닥은 전사체 RNA의 서열과 동일하며, 안티센스 가닥은 센스 가닥과 상보적인 서열을 갖는다. 센스 가닥은 코딩 가닥, 안티센스 가닥은 주형 가닥이라고도 불린다. 바이러스학에서는 바이러스 게놈의 RNA 가닥을 센스라고 지칭하며, 양성 센스 RNA는 바이러스 단백질로 직접 번역될 수 있고, 음성 센스 RNA는 번역 전에 RNA 의존성 RNA 중합 효소에 의해 양성 가닥으로 전사되어야 한다. 안티센스 RNA는 mRNA에 상보적인 서열을 가지며, 안티센스 올리고뉴클레오티드는 유전자 침묵, 안티센스 치료법 등에 활용된다.
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| 센스 (분자생물학) |
|---|
2. DNA 센스와 안티센스
핵산 중합체의 상보성 때문에 이중 가닥 DNA 분자는 서로 역상보적인 염기 서열을 가진 두 가닥으로 구성된다. 분자생물학자들은 각 가닥을 명확하게 식별하기 위해 두 가닥을 "센스 가닥"과 "안티센스 가닥"으로 구분한다.
DNA의 개별 가닥은 해당 뉴클레오티드 서열이 번역 가능한 RNA 전사체의 서열과 직접 일치하는 경우(DNA 서열의 티민은 RNA 서열의 우라실로 치환됨) '''플러스-센스''' ('''양성 (+)''' 또는 간단히 '''센스''')라고 한다. 이중 가닥 DNA 분자의 다른 가닥은 '''마이너스-센스''' ('''음성 (−)''' 또는 '''안티센스''')라고 하며, 플러스-센스 가닥과 RNA 전사체 모두에 역상보적이다.
RNA 중합 효소가 RNA 전사체를 만들 때 안티센스 가닥을 주형으로 사용하지만, 핵산 중합 반응에서 상보적인 염기쌍이 형성되므로 RNA 전사체의 서열은 티민 대신 우라실을 사용하는 것을 제외하면 플러스-센스 가닥과 동일하다.
"센스"와 "안티센스"라는 용어는 DNA 가닥 전체가 아닌 특정 RNA 전사체에 상대적이다. 즉, 두 DNA 가닥 모두 센스 또는 안티센스 가닥으로 작용할 수 있다. 충분히 큰 게놈을 가진 대부분의 생물은 두 가닥을 모두 사용하며, 각 가닥은 동일한 DNA 분자를 따라 다른 위치에서 다른 RNA 전사체의 주형 가닥으로 기능한다.
DNA 센스 가닥은 전령 RNA(mRNA) 전사체와 유사하므로, 번역 중에 아미노산 서열을 만들고 단백질을 생성하는 데 사용될 코돈 서열을 읽는 데 사용될 수 있다. 예를 들어 DNA 센스 가닥 내의 "ATG" 서열은 mRNA의 "AUG" 코돈에 해당하며, 이는 메티오닌을 유전 암호화한다. 그러나 DNA 센스 가닥 자체는 mRNA의 주형으로 사용되지 않으며, DNA 안티센스 가닥이 mRNA의 주형으로 사용된다.
DNA 안티센스 가닥의 3′-TAC-5′ (DNA 센스 가닥의 5′-ATG-3′에 상보적) 염기 삼중체(triplet)가 주형으로 사용되어 mRNA에서 5′-AUG-3′ 염기 삼중체를 생성한다. DNA 센스 가닥은 mRNA 삼중체 AUG와 유사하게 보이는 삼중체 ATG를 갖지만, mRNA를 직접 만드는 데 사용되지 않으므로 메티오닌을 만드는 데 사용되지 않는다. DNA 센스 가닥은 단백질을 만드는 데 사용되지 않기 때문에 "센스" 가닥이라고 불리는 것이 아니라, RNA 코돈 서열에 직접적으로 해당하는 서열을 갖기 때문에 그렇게 불린다.
- DNA 가닥 1: 안티센스 가닥 (전사됨) → RNA 가닥 (센스)
- DNA 가닥 2: 센스 가닥
이중 나선 DNA 분자 내의 일부 영역은 유전자와 조절 서열, 스플라이싱 부위, 비코딩 인트론 및 기타 유전자 산물을 코딩한다. 세포가 이 정보를 사용하려면 DNA의 한 가닥이 상보적인 RNA 가닥 합성을 위한 주형 역할을 한다. 전사된 DNA 가닥은 주형 가닥(안티센스 서열)이라고 하며, 이로부터 생성된 mRNA 전사체는 센스 서열(안티센스의 상보체)이라고 한다. 전사되지 않은 DNA 가닥은 전사된 가닥에 상보적이며 센스 서열을 가진다고도 한다.
| DNA/RNA 종류 | 서열 | 설명 |
|---|---|---|
| DNA 안티센스 가닥 | 3′CGCTATAGCGTTT 5′ (주형/비코딩) | 전사의 주형으로 사용된다. |
| DNA 센스 가닥 | 5′GCGATATCGCAAA 3′ (비주형/코딩) | 주형 가닥에 상보적이다. |
| mRNA 센스 전사체 | 5′GCGAUAUCGCAAA 3′ | 비코딩 (주형/안티센스) 가닥으로부터 전사되는 RNA 가닥. (T→U) |
| mRNA 안티센스 전사체 | 3′CGCUAUAGCGUUU 5′ | 코딩 가닥(비주형/센스)에서 전사되는 RNA 가닥. (T→U) |
각 가닥에 붙은 이름은 단백질 정보("센스" 정보)를 포함하는 서열을 쓰는 방향에 따라 달라진다. 가닥에 라벨을 붙이는 데 중요한 유일한 생물학적 정보는 5' 인산기 말단과 3' 히드록실기 말단(해당 가닥 또는 서열의 종단)의 상대적인 위치이며, 이 말단이 전사와 번역의 방향을 결정한다.
"Watson 가닥"은 5'-to-3' 상단 가닥(5'→3')을 가리키며, "Crick 가닥"은 5'-to-3' 하단 가닥(3'←5')을 가리킨다.[4] Watson 가닥과 Crick 가닥은 모두 이로부터 만들어진 특정 유전자 산물에 따라 센스 가닥 또는 안티센스 가닥이 될 수 있다.
2. 1. 코딩 가닥과 주형 가닥
핵산 중합체의 상보성 때문에 이중 가닥 DNA 분자는 서로 역상보적인 염기 서열을 가진 두 가닥으로 구성된다. 분자생물학자들이 각 가닥을 쉽게 구별할 수 있도록, 일반적으로 두 가닥은 "센스 가닥"과 "안티센스 가닥"으로 구분된다.전사 과정에서 RNA 중합 효소는 DNA의 안티센스 가닥을 주형으로 사용하여 상보적인 RNA 전사체를 만든다. 이때 만들어지는 RNA 전사체의 염기 서열은 DNA 센스 가닥의 염기 서열과 동일하다. 다만, DNA의 티민 염기는 RNA에서 우라실 염기로 바뀐다.
센스 가닥과 안티센스 가닥은 각각 코딩 가닥과 주형 가닥이라고도 불린다. 이중 가닥 DNA에서 이 용어들은 사실상 같은 의미로 사용된다. 하지만 코딩 가닥(센스 가닥)이 반드시 단백질을 만드는 코드를 포함하는 것은 아니며, 단백질을 코딩하는 RNA와 비코딩 RNA 모두 전사될 수 있다.
DNA 센스 가닥은 전령 RNA(mRNA) 전사체와 유사하며, 번역 과정에서 아미노산 서열을 결정하는 코돈 서열을 읽는 데 사용될 수 있다. 예를 들어 DNA 센스 가닥의 "ATG" 서열은 mRNA의 "AUG" 코돈에 해당하며, 이는 아미노산 메티오닌을 유전 암호화한다. 그러나 DNA 센스 가닥 자체는 mRNA의 주형으로 사용되지 않고, DNA 안티센스 가닥이 mRNA의 주형으로 사용된다.
| DNA 가닥 | 설명 |
|---|---|
| 3′CGCTATAGCGTTT 5′ | DNA 안티센스 가닥 (주형) |
| 5′GCGATATCGCAAA 3′ | DNA 센스 가닥 (코딩) |
| 5′GCGAUAUCGCAAA 3′ | mRNA 센스 전사체 |
| 3′CGCUAUAGCGUUU 5′ | mRNA 안티센스 전사체 |
"센스"와 "안티센스"라는 용어는 DNA 가닥 전체가 아닌 특정 RNA 전사체에 상대적이다. 즉, 두 DNA 가닥 모두 센스 또는 안티센스 가닥으로 작용할 수 있다.
2. 2. 센스 DNA와 안티센스 DNA
핵산 중합체의 상보성 때문에 이중 가닥 DNA 분자는 서로 역상보적인 염기 서열을 가진 두 가닥으로 구성된다. 분자 생물학자들은 각 가닥을 명확하게 식별하기 위해, 두 가닥을 일반적으로 "센스 가닥"과 "안티센스 가닥"으로 구분한다.DNA의 개별 가닥은 해당 뉴클레오티드 서열이 아미노산의 서열로 번역되거나, 번역 가능한 RNA 전사물의 서열에 직접 대응하는 경우(단, DNA 서열의 티민 염기가 RNA 서열의 우라실 염기로 치환된 경우), '''포지티브 센스''' ('''포지티브 (+)''' 또는 단순히 '''센스'''라고도 함)라고 한다. 이중 가닥 DNA 분자의 다른 가닥은 '''네거티브 센스''' ('''네거티브 (-)''' 또는 '''안티센스'''라고도 함)라고 하며, 포지티브 센스 가닥과 RNA 전사물 모두에 역상보적이다. RNA 중합 효소가 RNA 전사물을 구축할 때 주형으로 사용되는 것은 안티센스 가닥이지만, 핵산의 중합에서는 상보적인 염기 쌍이 형성되므로, RNA 전사물의 서열은 RNA 전사물이 티민 대신 우라실을 사용한다는 점을 제외하면 센스 가닥과 동일하다.
센스와 안티센스 대신, 각각 코딩 가닥(coding strand)과 주형 가닥(template strand)이라는 용어가 사용되기도 하지만, 이중 가닥 DNA 분자의 맥락에서는, 이러한 용어의 사용법은 본질적으로 동일하다. 코딩 가닥/센스 가닥이 반드시 단백질을 만들기 위한 코드를 포함하고 있을 필요는 없으며, 단백질 코드 RNA와 비코딩 RNA가 모두 전사되는 경우도 있다.
"센스"와 "안티센스"라는 용어는 해당 특정 RNA 전사물에만 관련되어 있으며, DNA 가닥 전체에 관련되어 있는 것은 아니다. 즉, 두 DNA 가닥 모두 센스 가닥, 안티센스 가닥으로 기능할 수 있다. 충분히 큰 게놈을 가진 대부분의 생물은 두 가닥을 모두 활용하며, 각 가닥은 동일한 DNA 분자에 따른 서로 다른 위치에 있는 서로 다른 RNA 전사물의 주형 가닥으로 기능하고 있다.
DNA 센스 가닥은 메신저 RNA (mRNA) 전사체처럼 보이기 때문에, 번역 시 (단백질 합성) 최종적으로 아미노산 서열을 구축하여 단백질을 합성하기 위해 사용하는 예상 코돈 서열을 읽는 데 사용할 수 있다. 예를 들어, DNA 센스 가닥 내의 서열 "ATG"는 아미노산 메티오닌에 해당하는 mRNA의 "AUG" 코돈에 해당한다. 그러나, DNA 센스 가닥 자체는 mRNA의 주형으로 사용되지 않는다. 단백질 코드의 출처가 되는 것은 DNA 안티센스 가닥이며, DNA 센스 가닥과 상보적인 염기를 갖는 이 가닥이 mRNA의 주형으로 사용되기 때문이다. 전사는 주형 DNA 가닥에 상보적인 RNA 산물을 생성하므로, mRNA는 DNA 안티센스 가닥에 상보적이다.
DNA 안티센스 가닥의 3'-TAC-5' (DNA 센스 가닥의 5'-ATG-3'와 상보적)의 염기 트리플릿(三連符)이 주형으로 사용되고, 그 결과 mRNA에 5'-AUG-3'의 염기 트리플릿이 형성된다. DNA 센스 가닥에는 (mRNA의 트리플릿 AUG와 유사한) 트리플릿 ATG가 있지만, mRNA의 생성에 직접 사용되지 않으므로, 이것은 메티오닌의 생성에 사용되지 않는다. DNA 센스 가닥이 "센스 가닥"이라고 불리는 것은, RNA 코돈 서열에 직접 대응하는 서열을 가지고 있기 때문이다.
- DNA 가닥 1: 안티센스 가닥 (전사됨) → RNA 가닥 (센스)
- DNA 가닥 2: 센스 가닥
이중 나선 DNA 분자 내의 일부 영역은 유전자를 코딩한다. 유전자란 통상 단백질을 만들기 위해 아미노산이 조립되는 순서를 지정하는 명령으로, 조절 서열, 스플라이싱 부위, 비코딩 인트론 및 기타 유전자 산물을 포함한다. 세포가 이 정보를 이용하기 위해서는 DNA의 한 가닥이 RNA의 상보적 가닥을 합성하기 위한 주형으로 기능한다. 전사된 DNA 가닥은 안티센스 서열을 가진 주형 가닥이라고 불리며, 여기서 생성되는 mRNA 전사물은 센스 서열(안티센스의 상보체)이라고 불린다. 또한, 전사 가닥에 상보적인 비전사 DNA 가닥도 센스 서열을 가진다고 불리며, mRNA 전사물과 동일한 센스 서열을 가진다(단, DNA의 T 염기는 RNA의 U 염기로 치환된다).
| DNA 안티센스 가닥 | DNA 센스 가닥 | mRNA 센스 전사체 | mRNA 안티센스 전사체 |
|---|---|---|---|
| 3′CGCTATAGCGTTT 5′ (주형/비코딩) | 5′GCGATATCGCAAA 3′ (비주형/코딩) | 5′GCGAUAUCGCAAA 3′ | 3′CGCUAUAGCGUUU 5′ |
| 전사의 주형으로 사용된다. | 주형 가닥에 상보적이다. | 비코딩 (주형/안티센스) 가닥으로부터 전사되는 RNA 가닥. (T→U) | 코딩 가닥(비주형/센스)에서 전사되는 RNA 가닥. (T→U) |
각 가닥에 붙은 이름은 실제로는 단백질 정보("센스" 정보)를 포함하는 서열을 어떤 방향으로 쓰고 있는지에 따라 다르다. 가닥에 라벨을 붙이는 데 중요한 유일한 생물학적 정보는 5' 인산기 말단과 3' 히드록실기 말단(해당 가닥 또는 서열의 종단)의 상대적인 위치이며, 이 말단이 전사와 번역의 방향을 결정한다. 5'-CGCTAT-3'로 쓰인 서열은 3'-TATCGC-5'로 쓰인 서열과 등가이다(5' 단과 3' 단이 기재되어 있는 한).
2. 3. 이중 가닥 DNA의 예시
이중 가닥 DNA 분자는 서로 역상보적인 서열을 가진 두 가닥으로 구성된다. DNA의 개별 가닥은 해당 뉴클레오티드 서열이 아미노산의 서열로 번역되거나, 번역 가능한 RNA 전사물의 서열에 직접 대응하는 경우, '''포지티브 센스''' ('''포지티브 (+)''' 또는 단순히 '''센스''')라고 한다. 이중 가닥 DNA 분자의 다른 가닥은 '''네거티브 센스'''라고 하며 ('''네거티브 (-)''' 또는 '''안티센스''')라고 한다.다음은 이중 가닥 DNA의 예시이다.
| DNA/RNA 가닥 | 구분 | 설명 |
|---|---|---|
| 3′CGCTATAGCGTTT 5′ | DNA 안티센스 가닥 (주형/비코딩) | 전사를 위한 주형으로 사용된다. |
| 5′GCGATATCGCAAA 3′ | DNA 센스 가닥 (비주형/코딩) | 주형 가닥에 상보적이다. |
| 5′GCGAUAUCGCAAA 3′ | mRNA 센스 전사체 | 비코딩 (주형/안티센스) 가닥으로부터 전사되는 RNA 가닥이다. 모든 티민(T)이 우라실(U)로 치환된 것을 제외하면, 비코딩(주형/안티센스) DNA 가닥에 상보적이고 코딩(비주형/센스) DNA 가닥과 동일하다. |
| 3′CGCUAUAGCGUUU 5′ | mRNA 안티센스 전사체 | 코딩(비주형/센스) 가닥에서 전사된 RNA 가닥이다. 모든 티민(T)이 우라실(U)로 치환된 것을 제외하면, 코딩(비주형/센스) DNA 가닥에 상보적이고 비코딩(주형/안티센스) DNA 가닥과 동일하다. |
2. 4. 방향성
DNA는 이중 가닥으로 구성되어 있으며, 각 가닥은 5' 말단과 3' 말단을 가진다. 이 방향성은 DNA 복제와 전사 과정에서 매우 중요하다. 일반적으로 DNA 서열은 5'에서 3' 방향으로 표기한다.이중 가닥 DNA에서 한쪽 가닥은 센스 가닥(sense strand)이라고 불리며, mRNA와 동일한 서열(단, DNA의 티민(T)은 RNA에서 우라실(U)로 바뀜)을 갖는다. 다른 가닥은 안티센스 가닥(antisense strand)이라고 불리며, 센스 가닥과 상보적이며 RNA 중합효소가 mRNA를 합성할 때 주형으로 사용된다.
예를 들어, 다음과 같은 DNA 이중 가닥이 있다고 가정하자.
| 가닥 종류 | 서열 | 설명 |
|---|---|---|
| DNA 안티센스 가닥 (주형) | 3′CGCTATAGCGTTT 5′ | 전사를 위한 주형으로 사용된다. |
| DNA 센스 가닥 | 5′GCGATATCGCAAA 3′ | 안티센스 가닥에 상보적이다. |
| mRNA 센스 전사체 | 5′GCGAUAUCGCAAA 3′ | 안티센스 가닥에서 전사된 RNA 가닥. 티민(T)이 우라실(U)로 바뀐 것을 제외하면 센스 가닥과 동일하다. |
앰비센스(ambisense)는 양성 가닥과 음성 가닥 모두에서 사용되는 단일 가닥 게놈을 말한다. 일부 바이러스는 앰비센스 게놈을 가지고 있다. 부냐바이러스는 세 개의 단일 가닥 RNA(ssRNA) 조각을 가지고 있으며, 이 중 일부는 양성 가닥과 음성 가닥 부분을 모두 포함하고 있다. 아레나바이러스 또한 앰비센스 게놈을 가진 ssRNA 바이러스로, 게놈의 크고 작은 분절의 5' 말단 부분을 제외하고는 주로 음성 가닥인 세 개의 조각을 가지고 있다.[1]
내부 mRNA 전사체에 상보적인 RNA 서열은 "안티센스 RNA"라고 불린다. 이는 RNA의 코딩 서열에 상보적인 비코딩 가닥이며, 음성 가닥 바이러스 RNA와 유사하다. mRNA가 상보적인 안티센스 RNA 서열과 이중체를 형성하면 번역이 차단된다. 이 과정은 RNA 간섭과 관련이 있다. 세포는 마이크로RNA라고 불리는 안티센스 RNA 분자를 자연적으로 생성할 수 있는데, 이는 상보적인 mRNA 분자와 상호 작용하여 해당 분자의 유전자 발현을 억제한다. 분자 생물학에서는 관심 유전자의 발현을 차단하기 위해 안티센스 RNA를 코딩하는 전이유전자를 인위적으로 도입하기도 한다. 방사성 또는 형광 표지된 안티센스 RNA는 다양한 세포 유형에서 유전자의 전사 수준을 보여주는 데 사용될 수 있다.
위 표에서 안티센스 가닥은 RNA 중합효소의 주형 역할을 하여 mRNA 센스 전사체를 만든다. mRNA 센스 전사체는 DNA 센스 가닥과 염기 서열이 거의 같다.
왓슨 가닥(Watson strand)과 크릭 가닥(Crick strand)은 DNA 이중 나선의 두 가닥을 지칭하는 또 다른 용어이다. 왓슨 가닥은 5'→3' 방향의 가닥을, 크릭 가닥은 3'←5' 방향의 가닥을 의미한다.[4] 이들은 유전자 발현에서 센스 가닥 또는 안티센스 가닥으로 기능할 수 있다.
예를 들어, 국립생명공학정보센터(NCBI) 데이터베이스에서 "YEL021W"는 효모(Y) 염색체 V번(E)의 왼쪽 팔(L)에서 센트로미어로부터 21번째 열린 해독틀(ORF)을 의미하며, 왓슨 가닥(W)이 코딩 가닥임을 나타낸다.
3. 앰비센스
4. 안티센스 RNA
4. 1. 안티센스 치료법
내재성 mRNA 전사체에 상보적인 RNA 서열을 "안티센스 RNA"라고 부르기도 한다. 이는 RNA의 코딩 서열에 상보적인 비코딩 가닥이며, 네거티브 센스 바이러스 RNA와 유사하다. mRNA가 상보적인 안티센스 RNA 서열과 이중 나선을 형성하면 번역이 억제된다. 이 과정은 RNA 간섭과 관련이 있다. 세포는 마이크로 RNA라고 불리는 안티센스 RNA 분자를 자연적으로 생성할 수 있으며, 이 마이크로 RNA는 상보적인 mRNA 분자와 상호 작용하여 그 발현을 억제한다. 이 개념은 안티센스 RNA를 코딩하는 유전자를 인위적으로 도입하여, 목표 유전자의 발현을 억제하는 분자생물학적 기법으로도 이용되고 있다.
몇 가지 핵산 유사체는 안티센스 치료법으로 실험적으로 적용되고 있다. 미국에서는 미국 식품의약국(FDA)이 포스포로티오에이트계 안티센스 올리고뉴클레오티드인 포미비르센(Vitravene)[17]과 미포머센(Kynamro)[18]을 인체 치료용으로 승인했다.
5. 바이러스의 RNA 센스
바이러스학에서 "센스"라는 용어는 RNA 바이러스의 게놈이 양성 센스(플러스 가닥)인지 음성 센스(마이너스 가닥)인지를 나타내는 데 사용된다. "센스"와 "가닥"이라는 용어는 대부분 같은 의미로 사용되며, 바이러스 게놈의 센스는 바이러스를 분류하는 기준이 될 수 있다.
양성 센스 RNA 바이러스는 바이러스 RNA가 숙주 세포에 의해 즉시 번역될 수 있는 반면, 음성 센스 RNA 바이러스는 번역 전에 RNA 의존성 RNA 중합 효소에 의해 양성 가닥 RNA로 생성되어야 한다.
5. 1. 양성 센스 RNA 바이러스
양성 가닥(5′에서 3′ 방향) 바이러스 RNA는 특정 바이러스 RNA 서열이 바이러스 단백질(예: 바이러스 복제에 필요한 단백질)로 직접 번역될 수 있음을 의미한다. 따라서, 양성 가닥 RNA 바이러스에서, 바이러스 RNA 게놈은 바이러스 mRNA로 간주될 수 있으며, 숙주 세포에 의해 즉시 번역될 수 있다. 음성 가닥 RNA와 달리, 양성 가닥 RNA는 mRNA와 동일한 가닥이다. 일부 바이러스(예: 코로나바이러스과)는 mRNA 역할을 할 수 있고, 보조 RNA 중간체 없이 단백질을 합성하는 데 직접 사용될 수 있는 양성 가닥 게놈을 가지고 있다. 이 때문에, 이러한 바이러스는 비리온에 RNA 중합 효소를 포함할 필요가 없다. RNA 중합 효소는 바이러스 게놈을 복제하기 위해 필요하므로 숙주 세포에서 생성되는 첫 번째 단백질 중 하나가 될 것이다.5. 2. 음성 센스 RNA 바이러스
음성 가닥(3'-에서 5') 바이러스 RNA는 바이러스 mRNA와 상보적이므로 번역 전에 RNA 의존성 RNA 중합효소에 의해 양성 가닥 RNA가 생성되어야 한다. DNA처럼 음성 가닥 RNA는 암호화하는 mRNA와 상보적인 뉴클레오타이드 서열을 갖는다. 또한 DNA처럼 이 RNA는 직접 단백질로 번역될 수 없다. 대신 mRNA 역할을 하는 양성 가닥 RNA로 먼저 전사되어야 한다. 인플루엔자 바이러스와 같은 일부 바이러스는 음성 가닥 유전체를 가지고 있으므로 바이리온 내부에 RNA 중합 효소를 가지고 다녀야 한다.6. 안티센스 올리고뉴클레오티드
유전자 침묵 기술에서 안티센스 올리고뉴클레오티드는 RNA 표적에 상보적으로 결합하여 유전자 발현을 조절한다. 1978년 Zamecnik과 Stephenson이 처음으로 안티센스 올리고뉴클레오티드를 이용한 유전자 침묵 실험을 수행했다.[7]
안티센스 올리고뉴클레오티드는 인플루엔자 바이러스[9][10][11][12], 호흡기 세포융합 바이러스(RSV)[9], 사스 코로나바이러스(SARS-CoV)[9] 등 다양한 바이러스의 숙주 세포 내 복제를 억제하는 데 활용될 수 있다.
6. 1. 유전자 침묵 메커니즘
유전자 침묵은 RNA 표적에 상보적인 짧은 "안티센스 올리고뉴클레오티드"를 세포에 도입하여 달성할 수 있다. 이 실험은 1978년 Zamecnik과 Stephenson에 의해 처음 수행되었으며[7], 실험실 실험과 잠재적인 임상 적용(안티센스 치료법) 모두에 유용한 접근 방식으로 계속 사용되고 있다.[8]안티센스 올리고뉴클레오티드가 DNA 또는 DNA 모방체(포스포로티오에이트 DNA, 2′F-ANA 또는 기타)를 포함하는 경우, RNase H를 동원하여 표적 RNA를 분해할 수 있다. 이것은 유전자 침묵의 메커니즘을 촉매적으로 만든다. 이중 가닥 RNA는 또한 RNAi/siRNA 경로를 통해 촉매적이고 효소 의존적인 안티센스 제제 역할을 할 수 있으며, 센스-안티센스 가닥 쌍 형성을 통한 표적 mRNA 인식과 이어진 RNA 유도 침묵 복합체(RISC)에 의한 표적 mRNA 분해를 포함한다. R1 플라스미드 hok/sok system은 결과적인 RNA 이중 가닥의 효소적 분해를 통한 효소 의존적 안티센스 조절 과정의 또 다른 예를 제공한다.
다른 안티센스 메커니즘은 효소에 의존하지 않으며, 표적 RNA의 입체적 차단을 포함한다(예: 번역을 방지하거나 대체 스플라이싱을 유도하기 위해). 입체적 차단 안티센스 메커니즘은 종종 심하게 변형된 올리고뉴클레오티드를 사용한다. RNase H 인식이 필요 없기 때문에, 2′-O-알킬, 펩타이드 핵산(PNA), 잠금 핵산(LNA) 및 Morpholino 올리고머와 같은 화학 물질을 포함할 수 있다.
6. 2. 응용 분야
유전자 침묵은 RNA 표적에 상보적인 짧은 "안티센스 올리고뉴클레오티드"를 세포에 도입하여 달성할 수 있다. 이 실험은 1978년 Zamecnik과 Stephenson에 의해 처음 수행되었으며[7], 실험실 실험과 잠재적인 임상 적용(안티센스 치료법) 모두에 유용한 접근 방식으로 계속 사용되고 있다.[8] 인플루엔자 바이러스[9][10][11][12], 호흡기 세포융합 바이러스(RSV)[9] 및 사스 코로나바이러스(SARS-CoV)[9]와 같은 여러 바이러스는 안티센스 올리고뉴클레오티드를 사용하여 숙주 세포 내에서 복제를 억제하는 것을 표적으로 삼았다.안티센스 올리고뉴클레오티드가 DNA 또는 DNA 모방체(포스포로티오에이트 DNA, 2′F-ANA 또는 기타)를 포함하는 경우, RNase H를 동원하여 표적 RNA를 분해할 수 있다. 이것은 유전자 침묵의 메커니즘을 촉매적으로 만든다. 이중 가닥 RNA는 또한 RNAi/siRNA 경로를 통해 촉매적이고 효소 의존적인 안티센스 제제 역할을 할 수 있으며, 센스-안티센스 가닥 쌍 형성을 통한 표적 mRNA 인식과 이어진 RNA 유도 침묵 복합체(RISC)에 의한 표적 mRNA 분해를 포함한다. R1 플라스미드 hok/sok system은 결과적인 RNA 이중 가닥의 효소적 분해를 통한 효소 의존적 안티센스 조절 과정의 또 다른 예를 제공한다.
다른 안티센스 메커니즘은 효소에 의존하지 않으며, 표적 RNA의 입체적 차단을 포함한다(예: 번역을 방지하거나 대체 스플라이싱을 유도하기 위해). 입체적 차단 안티센스 메커니즘은 종종 심하게 변형된 올리고뉴클레오티드를 사용한다. RNase H 인식이 필요 없기 때문에, 2′-O-알킬, 펩타이드 핵산(PNA), 잠금 핵산(LNA) 및 Morpholino 올리고머와 같은 화학 물질을 포함할 수 있다.
참조
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