정답
ⓐ는 siRNA이며, 숙주의 유전자에서 만들어진 RNA는 ⓐ가 아니라 ⓑ이고 이는 가이드 RNA로서 Cas9을 표적 DNA로 유도한다. RNA 간섭에서 ⓐ의 표적 mRNA가 대부분 분해되는 이유는 표적과의 상보성이 매우 높기 때문이다.
출제 의도
이 문제는 RNA 간섭과 CRISPR-Cas9이라는 서로 다른 생물 방어 시스템의 공통점과 차이점을 이해하고, 각각에서 작용하는 비암호화 RNA의 기원과 기능을 구분할 수 있는지를 평가한다. 특히 siRNA와 miRNA의 작용 차이를 분자적 수준에서 설명하는 능력을 묻는다.
풀이 과정
그림 (가)는 RISC 복합체가 바이러스의 표적 mRNA에 결합한 상태를 나타낸 것으로, 이때 RISC가 인식하는 비암호화 RNA ⓐ는 siRNA이다. siRNA는 바이러스 RNA나 이중 가닥 RNA로부터 유래하여 RISC에 결합하고, 표적 mRNA를 절단하도록 유도한다.
그림 (나)는 CRISPR-Cas9 방어 시스템에서 Cas9 단백질이 파지 DNA에 결합한 상태를 나타낸 것이다. 이때 Cas9에 결합하여 표적 DNA를 인식하게 하는 비암호화 RNA ⓑ는 가이드 RNA(gRNA)이다.
ⓐ와 ⓑ 중 숙주의 유전자에서 만들어지는 RNA는 ⓑ에 해당한다. 가이드 RNA는 세균의 CRISPR 배열에서 전사된 RNA로, Cas9과 결합하여 외래 DNA 염기서열을 인식하고 절단하도록 안내하는 역할을 한다.
RNA 간섭 과정에서 miRNA의 경우 표적 mRNA와의 상보성이 완전하지 않아 번역 억제 또는 부분적 분해가 주로 일어난다. 반면 siRNA인 ⓐ는 표적 mRNA와 염기서열이 거의 완전히 상보적이므로 RISC에 의해 표적 mRNA가 효율적으로 절단되어 대부분 분해된다.
따라서 siRNA와 miRNA에 의한 표적 mRNA의 운명 차이는 RNA와 표적 mRNA 사이의 염기서열 상보성 정도라는 분자적 요인에서 비롯된다.