센스(분자생물학)

Sense (molecular biology)

분자생물학 및 유전학에서 핵산 분자, 특히 DNA 또는 RNA 가닥의 감각은 아미노산 [citation needed]배열을 특정하는 데 있어 가닥의 역할의 특성과 그 보완을 참조한다.문맥에 따라, 감각은 약간 다른 의미를 가질 수 있다.예를 들어 DNA의 음의 가닥은 템플릿 가닥과 동등하며, 양의 가닥은 mRNA 전사 배열과 뉴클레오티드 배열이 동일한 비템플릿 가닥이다.

DNA센스

핵산 중합체 사이의 염기쌍의 상보적인 특성 때문에, 이중 가닥 DNA 분자는 서로 역보완인 배열이 있는 두 가닥으로 구성될 것이다.분자생물학자들이 각각의 가닥을 개별적으로 식별할 수 있도록 돕기 위해, 두 가닥은 보통 "감지" 가닥과 "반감지" 가닥으로 구분됩니다.DNA의 개별 가닥은 그것의 뉴클레오티드 배열이 아미노산 배열로 번역되거나 번역될 수 있는 RNA 전사 배열에 직접 대응하는 경우(DNA 배열의 티민 염기가 RNA 세케의 우라실 염기로 대체되는 경우) 양의 감각(+ 또는 단순 감각)으로 참조된다.nce. 이중 가닥 DNA 분자의 다른 가닥은 음(-) 또는 반(反)센스라고 하며, 양(+) 가닥과 RNA 전사체 모두에 역보완적이다.RNA 중합효소가 RNA 전사를 구성하는 템플릿으로 사용되는 것은 사실 반센스 가닥이지만, 핵산 중합이 일어나는 상보적인 염기쌍은 RNA 전사의 사용과는 별도로 RNA 전사의 배열이 양감각 가닥과 같아 보인다는 것을 의미한다.d의 티민.

때때로 코드 스트랜드와 템플릿 스트랜드가 각각 센스 및 안티센스 대신 마주치는 경우가 있으며 이중 가닥 DNA 분자의 맥락에서 이들 용어의 사용은 본질적으로 동등하다.그러나 부호화/감지 가닥이 항상 단백질을 만드는 데 사용되는 코드를 포함할 필요는 없습니다. 단백질 부호화 및 비 부호화 RNA는 모두 전사될 수 있습니다.

"감지"와 "반감지"라는 용어는 문제의 특정 RNA 전사에만 상대적이며 DNA 가닥 전체에는 상대적이지 않습니다.다시 말해, DNA 가닥은 감지 또는 반감지 가닥 역할을 할 수 있습니다.충분히 큰 게놈을 가진 대부분의 유기체는 두 가닥을 모두 사용하며, 각각의 가닥은 동일한 DNA 분자를 따라 다른 장소에서 다른 RNA 전사를 위한 템플릿 가닥으로 기능합니다.일부 경우에 RNA 전사는 공통 프로모터 영역에서 양방향(즉, 어느 한 가닥)으로 전사되거나 어느 한 가닥의 인트론 내에서 전사될 수 있다(아래의 "[1][2][3]암비센스" 참조).

센스 DNA

DNA 감지 가닥은 메신저 RNA(mRNA) 전사물과 유사하며, 따라서 아미노산 염기서열을 형성하기 위해 궁극적으로 사용될 것으로 예상되는 코돈 염기서열을 읽는 데 사용될 수 있습니다.예를 들어, DNA 감지 가닥 내의 "ATG" 배열은 아미노산 메티오닌을 코드하는 mRNA의 "AUG" 코돈에 해당합니다.단, DNA 센스 스트랜드 자체는 mRNA의 템플릿으로 사용되지 않는다.DNA 센스 스트랜드는 DNA 센스 스트랜드에 상보적인 염기와 함께 mRNA의 템플릿으로 사용되기 때문에 mRNA는 DNA 센스 스트랜드에 상보적인 RNA 생성물로 사용된다.RNA는 DNA 반센스 가닥과 상보적이다.

안티센스 DNA 가닥이 단백질 번역을 어떻게 방해할 수 있는지를 보여주는 개략도

따라서 템플릿으로서 DNA 안티센스 스트랜드(DNA 센스 스트랜드의 5'-ATG-3'와 상보적)의 염기 트리플렛 3'-TAC-5'를 사용하여 mRNA의 염기 트리플렛을 5'-AUG-3'로 한다.DNA 센스 스트랜드는 mRNA 트리플렛 AUG와 비슷해 보이지만 mRNA를 만드는 데 직접 사용되지 않기 때문에 메티오닌을 만드는 데 사용되지 않을 것이다.DNA 감지 가닥은 단백질을 만드는데 사용될 것이기 때문에가 아니라 RNA 코돈 배열에 직접적으로 해당하는 서열을 가지고 있기 때문에 "감지" 가닥이라고 불립니다.이 논리에 의해 RNA 전사 자체는 때때로 "감지"로 묘사된다.

이중 가닥 DNA의 예

DNA 가닥 1: 안티센스 가닥(소장) → RNA 가닥(감지)
DNA 가닥 2: 감지 가닥

유전자를 위한 이중 가닥 DNA 분자 코드 내의 일부 영역은 보통 아미노산이 단백질을 만들기 위해 조립되는 순서뿐만 아니라 조절 순서, 접합 부위, 코드화되지 않은 인트론, 그리고 다른 유전자 제품들을 지정하는 명령입니다.세포가 이 정보를 이용하기 위해서는 DNA의 한 가닥이 상보적인 RNA 가닥의 합성을 위한 템플릿 역할을 한다.전사된 DNA 가닥은 안티센스 배열과 함께 템플릿 가닥이라고 불리며, 그것으로부터 생성된 mRNA 전사물은 센스 배열(반센스의 보완물)이라고 불린다.전사되지 않은 DNA 가닥은 또한 전사된 가닥을 보완하는 감각 서열을 가지고 있다고 한다; 그것은 mRNA 전사물과 같은 감각 서열을 가지고 있다(DNA의 T 염기는 RNA의 U 염기로 대체된다).

3′CGCTATAGCGTTT 5′ DNA 안티센스 스트랜드(템플릿/비코딩) 문자 변환용 템플릿으로 사용됩니다.
5′GCGATATCGCAAA 3′ DNA 감지 스트랜드(비템플릿/코딩) 템플릿 스트랜드를 보완합니다.
5′GCGAUAUCGCAAA 3′ mRNA 감지 전사 비코딩(템플릿/안티센스) 가닥에서 전사된 RNA 가닥.주의1: 모든 티미늄이 현재 우라실(Uraacils)이라는 사실을 제외하고.T → U)는 비부호화(템플릿/안티센스) DNA 가닥을 보완하며, 부호화(비템플릿/감지) DNA 가닥과 동일합니다.
3′CGCUAUAGCGUUU 5′ mRNA 안티센스 전사체 부호화(비템플레이트/감지) 가닥에서 전사된 RNA 가닥.주의: 모든 티미늄이 현재 우라실(Uraacils)이라는 사실을 제외하고.T → U코드화(비템플릿/감지) DNA 가닥을 보완하고 비코드화(템플릿/안티센스) DNA 가닥과 동일합니다.

각 가닥에 할당된 이름은 실제로 어떤 가닥이 "위" 또는 "아래"로 묘사되는 것이 아니라 단백질에 대한 정보(감지 정보)를 포함하는 시퀀스를 쓰는 방향에 따라 달라집니다.스트랜드 라벨링에 중요한 유일한 생물학적 정보는 말단 5' 인산기와 말단 3' 수산기의 상대적 위치(문제의 스트랜드 또는 배열의 말단)이다. 왜냐하면 이러한 말단은 전사 및 번역의 방향을 결정하기 때문이다.5'-CGCTAT-3'이라고 써진 시퀀스는 5' 및 3'의 말단이 기재되어 있는 한 3'-TATCGC-5'라고 써진 시퀀스와 동등합니다.양 끝에 라벨이 붙어 있지 않은 경우는, 양쪽의 시퀀스가 5 ~3 의 방향으로 쓰여져 있는 것을 전제로 하고 있습니다."왓슨 스트랜드"는 5μ~3μ의 윗스트랜드(5μ→3μ), "크릭 스트랜드"는 5μ~3μ의 아랫스트랜드(3μ←5μ)[4]를 말한다.왓슨과 크릭 가닥은 둘 다 그것들로부터 만들어진 특정 유전자 생성물에 따라 감지 또는 반감지 가닥이 될 수 있습니다.

예를 들어 국립생명공학정보센터(NCBI) 데이터베이스에서 사용되는 URA3 유전자의 별칭인 "YEL021W" 표기법은 이 유전자가 효모(Y) 염색체(VE)의 왼쪽 팔(L)의 센트로메어에서 21번째 열린 판독범위(ORF)에 있음을 나타낸다."YKL074C"는 XI 염색체 중심체 왼쪽에 있는 74번째 ORF를 나타내며 코드 가닥은 크릭 가닥(C)이다."Plus"와 "Minus" 가닥을 가리키는 또 다른 혼동스러운 용어 또한 널리 사용되고 있습니다.스트랜드가 감지(양)인지 안티센스(음)인지에 관계없이 NCBI BLAST 정렬의 기본 쿼리 시퀀스는 "Plus" 스트랜드입니다.

앰비센스

단가닥 게놈은 양감각과 음감각 모두에서 사용된다고 한다.어떤 바이러스들은 양감각 게놈을 가지고 있다.분야바이러스는 3개의 단가닥 RNA(sssRNA) 단편을 가지고 있으며, 일부는 양감각과 음감각 단면을 모두 포함하고 있다. 아레나바이러스는 또한 양감각 게놈을 가진 ssRNA 바이러스이며, 크고 작은 단의 일부를 제외하고 주로 음감각인 3개의 단편을 가지고 있기 때문이다.

안티센스 RNA

주요 기사:안티센스 RNA

내인성 mRNA 전사를 보완하는 RNA 서열을 "안티센스 RNA"라고 부르기도 한다.다시 말해, 이것은 RNA의 코드 서열을 보완하는 비코드 스트랜드이며, 이는 음의 감각의 바이러스 RNA와 유사하다.mRNA가 상보적인 안티센스 RNA 서열을 가진 듀플렉스를 형성하면 변환이 차단된다.이 과정은 RNA 간섭과 관련이 있습니다.세포는 상보적인 mRNA 분자와 상호작용하고 그들의 발현을 억제하는 마이크로RNA라고 불리는 반센스 RNA 분자를 자연적으로 생산할 수 있다.이 개념은 또한 관심 유전자의 발현을 차단하기 위해 반센스 RNA를 코드하는 트랜스젠을 인공적으로 도입함으로써 분자생물학 기술로 이용되었다.방사성 또는 형광으로 표시된 안티센스 RNA를 사용하여 다양한 세포 유형에서 유전자의 전사 수준을 나타낼 수 있다.

일부 대체 안티센스 구조 유형은 안티센스 치료로 실험적으로 적용되었다.미국에서는 미국 식품의약국(FDA)이 인광소산 안티센스 올리고뉴클레오티드 포미비르센(Vitravene)[5]과 미포메센(Kynamro)[6]을 인체 치료용으로 승인했다.

바이러스의 RNA 감각

바이러스학에서 "센스"라는 용어는 약간 다른 의미를 가집니다.RNA 바이러스의 게놈은 "플러스 스트랜드"라고도 알려진 양의 감각 또는 "마이너스 스트랜드"라고도 알려진 음의 감각 중 하나라고 말할 수 있습니다.대부분의 경우 "sense"와 "strand"라는 용어는 서로 바꿔서 사용되며, "positive-strand"는 "positive-sense"에 해당하고, "plus-strand"는 "plus-sense"에 해당합니다.바이러스 게놈이 양성인지 음성인지를 바이러스 분류의 기준으로 삼을 수 있다.

긍정적인 의미

주요 기사:양성 단일가닥RNA바이러스

양성 감각(5µ~3µ) 바이러스 RNA는 특정 바이러스 RNA 배열이 바이러스 단백질로 직접 번역될 수 있음을 나타냅니다(예: 바이러스 복제에 필요한 것).따라서 양성 RNA 바이러스에서 바이러스 RNA 게놈은 바이러스 mRNA로 간주될 수 있으며 숙주 세포에 의해 즉시 번역될 수 있다.음의 RNA와는 달리, 양성의 RNA는 mRNA와 같은 의미이다. 일부 바이러스(예: Coronaviridae)는 mRNA로 작용하여 상보적인 RNA 중간체의 도움 없이 단백질을 합성하는데 직접적으로 사용될 수 있는 양성의 게놈을 가지고 있다.이것 때문에, 이 바이러스들은 바이러스 유전자가 복제되기 위해 필요하기 때문에, RNA 중합효소가 바이러스 이온에 포장되어 있을 필요가 없다.

마이너스 센스

주요 기사:음성 단일가닥RNA바이러스

음의 감각(3µ~5µ) 바이러스 RNA는 바이러스 mRNA와 상보적이므로 번역하기 전에 해당 mRNA에서 RNA의존성 RNA 중합효소에 의해 양성 감각 RNA가 생성되어야 한다.DNA처럼, 음의 감각 RNA는 그것이 암호화하는 mRNA와 상보적인 뉴클레오티드 서열을 가지고 있다; 또한 DNA처럼, 이 RNA는 단백질로 직접 번역될 수 없다.대신, 먼저 mRNA로 작용하는 양의 감각의 RNA로 옮겨져야 한다. 일부 바이러스(인플루엔자 바이러스 등)는 음의 감각의 게놈을 가지고 있기 때문에 바이러스 안에 RNA 중합효소를 가지고 있어야 한다.

안티센스올리고뉴클레오티드

유전자 소음은 RNA 표적에 상보적인 짧은 "반센스 올리고뉴클레오티드"를 세포에 도입함으로써 달성될 수 있다.이 실험은 1978년[7] Zamecnik과 Stephenson에 의해 처음 이루어졌으며 실험실 실험과 잠재적으로 임상 응용(항감각 치료)[8] 모두에 유용한 접근법이 계속 되고 있다.인플루엔자[9][10][11][12] 바이러스 Respiratory Syncytial virus (RSV)[9]와 SARS 코로나 바이러스 (SARS-CoV)[9]와 같은 몇몇 바이러스들은 숙주 세포에서의 복제를 억제하기 위해 안티센스 올리고뉴클레오티드를 사용하는 것을 목표로 하고 있다.

안티센스 올리고뉴클레오티드가 DNA 또는 DNA 모방체(인산염 DNA, 2'F-ANA 또는 기타)를 포함하면 표적 RNA를 분해하기 위해 RNase H를 모집할 수 있다.이것은 유전자 사일런트 촉매의 메커니즘을 만든다.이중 가닥 RNA는 또한 RNAi/siRNA 경로를 통해 촉매제, 효소 의존성 안티센스제로 작용할 수 있으며, 감지-항감스 가닥 쌍을 통해 표적 mRNA 인식을 거친 후 RNA 유도 사일링 복합체(RISC)에 의한 표적 mRNA 분해를 수반한다.R1 플라스미드 hok/sok 시스템은 결과 RNA 이중성의 효소적 분해를 통해 효소 의존적 안티센스 조절 과정의 또 다른 예를 제공한다.

다른 안티센스 메커니즘은 효소에 의존하지 않지만 표적 RNA의 입체 차단을 수반한다(예: 번역을 방지하거나 대체 스플라이싱을 유도한다).스테릭 차단 안티센스 메커니즘은 종종 심하게 변형된 올리고뉴클레오티드를 사용한다.RNase H를 인식할 필요가 없기 때문에, 여기에는 2-O-알킬, 펩타이드 핵산(PNA), 잠금 핵산(LNA), 모르포리노 올리고머 등의 화학물질이 포함될 수 있다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Anne-Lise Haenni (2003). "Expression strategies of ambisense viruses". Virus Research. 93 (2): 141–150. doi:10.1016/S0168-1702(03)00094-7. PMID 12782362.
  2. ^ Kakutani T; Hayano Y; Hayashi T; Minobe Y. (1991). "Ambisense segment 3 of rice stripe virus: the first instance of a virus containing two ambisense segments". J Gen Virol. 72 (2): 465–8. doi:10.1099/0022-1317-72-2-465. PMID 1993885.
  3. ^ Zhu Y; Hayakawa T; Toriyama S; Takahashi M. (1991). "Complete nucleotide sequence of RNA 3 of rice stripe virus: an ambisense coding strategy". J Gen Virol. 72 (4): 763–7. doi:10.1099/0022-1317-72-4-763. PMID 2016591.
  4. ^ Cartwright, Reed; Dan Graur (Feb 8, 2011). "The multiple personalities of Watson and Crick strands". Biology Direct. 6: 7. doi:10.1186/1745-6150-6-7. PMC 3055211. PMID 21303550.
  5. ^ "FDA approves fomivirsen for CMV". healio. 1 October 1998. Retrieved 18 September 2020.
  6. ^ "FDA approves orphan drug for inherited cholesterol disorder". Drug Topics. 30 January 2013. Retrieved 18 September 2020.
  7. ^ Zamecnik, P.C.; Stephenson, M.L. (1978). "Inhibition of Rous sarcoma Virus Replication and Cell Transformation by a Specific Oligodeoxynucleotide". Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 75 (1): 280–284. Bibcode:1978PNAS...75..280Z. doi:10.1073/pnas.75.1.280. PMC 411230. PMID 75545.
  8. ^ Watts, J.K.; Corey, D.R. (2012). "Silencing Disease Genes in the Laboratory and in the Clinic". J. Pathol. 226 (2): 365–379. doi:10.1002/path.2993. PMC 3916955. PMID 22069063.
  9. ^ a b c Kumar, Binod; Khanna, Madhu; Meseko, Clement A.; Sanicas, Melvin; Kumar, Prashant; Asha, Kumari; Asha, Kumari; Kumar, Prashant; Sanicas, Melvin (January 2019). "Advancements in Nucleic Acid Based Therapeutics against Respiratory Viral Infections". Journal of Clinical Medicine. 8 (1): 6. doi:10.3390/jcm8010006. PMC 6351902. PMID 30577479.
  10. ^ Kumar, Binod; Asha, Kumari; Khanna, Madhu; Ronsard, Larance; Meseko, Clement Adebajo; Sanicas, Melvin (2018-01-10). "The emerging influenza virus threat: status and new prospects for its therapy and control". Archives of Virology. 163 (4): 831–844. doi:10.1007/s00705-018-3708-y. ISSN 0304-8608. PMC 7087104. PMID 29322273.
  11. ^ Kumar, Prashant; Kumar, Binod; Rajput, Roopali; Saxena, Latika; Banerjea, Akhil C.; Khanna, Madhu (2013-06-02). "Cross-Protective Effect of Antisense Oligonucleotide Developed Against the Common 3′ NCR of Influenza A Virus Genome". Molecular Biotechnology. 55 (3): 203–211. doi:10.1007/s12033-013-9670-8. ISSN 1073-6085. PMID 23729285. S2CID 24496875.
  12. ^ Kumar, B.; Khanna, Madhu; Kumar, P.; Sood, V.; Vyas, R.; Banerjea, A. C. (2011-07-09). "Nucleic Acid-Mediated Cleavage of M1 Gene of Influenza A Virus Is Significantly Augmented by Antisense Molecules Targeted to Hybridize Close to the Cleavage Site". Molecular Biotechnology. 51 (1): 27–36. doi:10.1007/s12033-011-9437-z. ISSN 1073-6085. PMID 21744034. S2CID 45686564.