RNAi가 무엇일까요? 여러분이 알아야 할 모든 것

siRNA와 miRNA 모두 RNA 간섭(RNAi)을 통한 전사 후 유전자 조절에 관여하지만, 이들은 뚜렷한 특성과 기능을 가지고 있다.

RNA의 간섭 기전은 복잡하고 완전히 이해되지 않는다. 그러나 작은 RNA가 RNAi를 매개하는데 핵심적인 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 작은 RNA는 표적 mRNA에서 상보적 서열에 결합하여 mRNA의 분해를 일으키거나 번역을 방해하는 것으로 생각된다.

RNA 간섭 경로는 작은 간섭 RNA(siRNA)의 생성에 의해 개시된다. 이러한 siRNA는 이후 상보적 mRNA를 절단하는 RNA 유도 사일런싱 복합체(RISC)로 로딩된다. 이는 mRNA의 파괴 또는 단백질 합성의 방지를 초래한다.

유전자 발현의 다양한 단계에서 유전자 발현을 조절할 수 있는 세 가지 주요 모드가 있다.

전사 RNAi는 전사 수준에서 유전자 발현을 침묵시키거나 하향 조절하는 것을 의미한다. DNA를 RNA로 전사하는 역할을 담당하는 효소인 RNA 중합효소의 억제를 포함한다. 전사 RNAi는 DNA 메틸화, 히스톤 변형, 크로마틴 재형성 등과 같은 여러 메커니즘에 의해 매개될 수 있다. 이러한 과정은 DNA와 크로마틴의 구조를 변화시켜 유전자 전사의 억제로 이어진다. 전사인자와 RNA 중합효소가 유전자의 촉진부위에 결합하는 것을 예방 또는 저해함으로써 전사 RNAi는 mRNA 분자의 생성을 효과적으로 감소시킨다.

전사 후 RNAi는 DNA로부터 mRNA 분자를 합성한 후에 발생하며, mRNA 수준에서 유전자 발현 조절을 수반한다. 이는 주로 특정 mRNA 분자의 번역을 분해 또는 방지함으로써 기능한다. 전사 후 RNAi는 전형적으로 작은 간섭 RNA(siRNA) 및 마이크로RNA(miRNA)를 포함하는 작은 RNA 분자에 의해 매개된다. 이 작은 RNA 분자는 외생적으로 도입되거나 내생적으로 유도되어 표적 mRNA 분자 상의 상보적 서열에 결합한다. 이러한 결합은 mRNA의 분해 또는 단백질로의 번역의 억제를 초래하여 표적 유전자의 발현을 효과적으로 감소시킬 수 있다.

후생유전학적 RNAi는 기초 DNA 서열의 변화를 수반하지 않는 유전자 활성의 유전적 변화인 후생유전학적 마크의 조절을 통해 유전자 발현을 조절하는 것을 의미한다. 후생유전학적 마크에는 DNA 메틸화, 히스톤 수정 및 비 코딩 RNA가 포함된다. 긴 비 코딩 RNA(lncRNA)와 같은 비 코딩 RNA는 크로마틴과 상호 작용할 수 있으며, 크로마틴 변형 복합체를 모집하거나 전사 기계를 방해하여 유전자 발현에 영향을 미칠 수 있다. 후생유전적 RNAi는 유전자 발현 패턴에 장기적이고 유전적인 변화를 초래하여 발달, 세포 분화 및 질병에 중요한 역할을 할 수 있다.

RNA 간섭(RNAi) 기술은 유전자 발현의 선택적이고 특정한 사일런싱을 가능하게 하는 강력한 유전적 도구이다. RNAi의 천연 세포 과정을 활용하여 작은 RNA 분자를 사용하여 유전자 활성을 조절한다. RNAi 기술은 특정 메신저 RNA(mRNA) 분자를 표적으로 하는 합성 또는 내생적 작은 간섭 RNA(siRNA) 또는 마이크로RNA(miRNA) 분자의 도입 또는 생산을 포함한다.

RNA 간섭 기술은 분자 생물학 분야에 혁명을 일으켰고 유전자 발현을 조작하기 위한 강력한 도구를 제공했다. 그것은 유전자 기능 연구, 질병 메커니즘 이해 및 목표 치료법 개발에 대한 정확하고 구체적인 접근법을 제공한다.

RNAi는 유전자 기능을 연구하고 세포 과정과 질병 경로에서 특정 유전자의 역할을 이해하는 데 광범위하게 사용된다. 표적 유전자의 발현을 침묵시키거나 하향 조절함으로써, 연구자들은 결과적인 표현형 변화를 관찰하고 유전자 기능과 분자 메커니즘에 대한 통찰력을 얻을 수 있다.

RNAi는 유전자 기능을 연구하기 위한 강력한 도구이지만, 그것은 또한 광범위한 질병에 대한 치료 전략으로 사용될 가능성을 가지고 있다. RNAi는 알츠하이머병, 헌팅턴병, 그리고 암을 포함한 광범위한 질병에 대한 유망한 치료 전략이다.

RNAi는 보호 유전자의 발현을 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, Huntington 유전자를 표적으로 하는 siRNA는 뉴런을 죽음으로부터 보호하는 단백질인 뇌 유래 신경재생인자 (BDNF)의 수준을 증가시키는 것으로 나타났다. 암에서, RNAi는 종양 성장을 촉진하는 유전자를 침묵시키도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 종양 유전자 Bcl-2를 표적으로 하는 siRNA는 암세포에서 세포사멸을 유도하는 것으로 나타났다. RNAi는 또한 바이러스 감염에 대한 치료법으로 탐구되고 있다. 바이러스 mRNA를 표적으로 하는 siRNA는 새로운 바이러스의 합성을 방지하고 신체가 기존 감염을 제거하도록 도울 수 있다.

RNAi는 유전자 기능의 대규모 스크리닝과 특정 세포 과정 또는 질병 상태에 관여하는 새로운 유전자의 식별을 가능하게 한다. 게놈 전체 RNAi 화면은 유전자의 체계적인 녹다운과 결과 표현형의 후속 분석을 가능하게 하여 유전자 네트워크, 신호 경로 및 질병 메커니즘에 대한 가치 있는 통찰력을 제공한다.

RNAi 기술은 해충 및 질병 저항성, 개선된 영양 함량 및 증가된 수확량과 같은 작물 특성을 향상시키기 위해 농업에 적용되어 왔다. 해충 또는 병원균의 특정 유전자를 목표로 함으로써, RNAi는 전통적인 화학 살충제에 대한 잠재적인 대안을 제공하면서, 그들의 성장 또는 생존을 억제하기 위해 사용될 수 있다.

RNAi는 특정 유전자 녹다운을 가진 동물 모델을 만드는 데 널리 활용되어 연구자들이 유전자 사일런싱이 발달, 질병 진행, 표현형 특성에 미치는 영향을 연구할 수 있게 한다. 통제되고 특정한 방식으로 유전자 기능을 조사할 수 있게 하여 다양한 생물학적 과정에 대한 이해에 기여한다.

RNAi와 CRISPR은 모두 유전자 침묵을 위한 강력한 도구이다. 그러나, 그 둘 사이에는 몇 가지 주요한 차이점들이 있다.

현재, 대부분의 연구들은 유전자 기능의 확인을 위한 도구로 RNAi를 사용한다. 이것들이 RNAi가 사용될 수 있는 유일한 적용들은 아니다. 질병 통제 (바이러스, 세균성 질병, 기생충; 유전적 종양), 상업적으로 관심이 있는 동물의 생산 및 연구용 동물 모델의 생산은 RNAi가 사용되는 다른 분야들 중 일부일 뿐이다. 다른 가능한 미래의 적용들은 많은 것들 중에서 약물 소비의 통제, 통증 완화, 수면의 조절 등을 포함한다.

2014~2019년 세계 RNAi 약물 전달 시장은 7% 증가하여 향후 5~10년간 지속적인 성장이 예상된다. 코로나19 확산 이후 RNAi 약물 전달 기술에 대한 수요가 증가하였다.

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