정답
첫 번째 에스테르교환반응에서는 분기점의 A 염기의 2′-OH가 5′ 이어맞추기 자리를 공격하여 인트론의 5′ 말단과 결합하고 엑손 1이 떨어지며, 두 번째 에스테르교환반응에서는 엑손 1의 3′-OH가 3′ 이어맞추기 자리를 공격하여 엑손 1과 엑손 2가 연결되고 인트론이 방출된다; ㉠은 올가미 모양, ㉡은 작은 핵 RNA(snRNA)이다.
출제 의도
진핵생물의 핵 mRNA 전구체에서 일어나는 이어맞추기(splicing) 과정이 두 번의 연속적인 에스테르교환반응으로 진행된다는 점을 이해하고, 각 반응에서 절단·연결되는 위치를 정확히 설명할 수 있는지를 평가한다. 또한 이어맞추기 복합체(spliceosome)의 구성 요소인 작은 핵 RNA의 명칭을 확인하는 것이 목적이다.
풀이 과정
핵 mRNA 전구체에서 인트론이 제거되고 엑손끼리 연결되는 이어맞추기는 인산디에스터 결합의 절단과 형성을 수반하는 두 번의 에스테르교환반응으로 진행된다. 이때 인트론은 반응의 결과로 올가미 모양으로 방출된다.
첫 번째 에스테르교환반응에서 분기점(branch point)에 있는 A 염기의 2′-OH기가 뉴클레오필로 작용하여 5′ 이어맞추기 자리, 즉 인트론 5′ 말단의 인산기를 공격한다. 그 결과 엑손 1과 인트론 사이의 인산디에스터 결합이 절단되고, 분기점 A 염기의 2′-OH와 인트론 5′ 말단 사이에 새로운 인산디에스터 결합이 형성된다. 이로써 인트론의 5′ 말단이 분기점 A에 연결된 고리, 즉 올가미(lariat) 구조가 만들어진다.
두 번째 에스테르교환반응에서는 첫 번째 반응으로 자유로워진 엑손 1의 3′-OH기가 뉴클레오필로 작용하여 3′ 이어맞추기 자리, 즉 인트론 3′ 말단 인산기를 공격한다. 이 반응을 통해 엑손 1의 3′ 말단과 엑손 2의 5′ 말단이 직접 연결되어 하나의 연속된 엑손 서열로 이어지고, 동시에 올가미 모양의 인트론이 절단되어 방출된다.
핵 mRNA 전구체의 대부분의 인트론은 이어맞추기 복합체, 즉 스플라이소솜에 의해 제거된다. 스플라이소솜은 작은 핵 RNA(작은 핵 리보핵산, snRNA)와 다수의 단백질로 이루어져 있으며, 이러한 snRNA에는 U1, U2, U4, U5, U6 등이 있다. 따라서 괄호 안의 ㉠은 올가미 모양, ㉡은 작은 핵 RNA(snRNA)가 된다.
여기에서부터 수식을 MathJax로 출력한다.
이 문제의 경우 정량적인 수식은 등장하지 않지만, 이어맞추기 반응에서 인산디에스터 결합의 절단과 형성을 \(\mathrm{2′ \text{-} OH}\)와 \(\mathrm{3′ \text{-} OH}\)의 공격으로 이해하면 된다.
<풀이가 부정확할 수 있으니 반드시 교차검증 확인 바랍니다.>