조잡하지만 제가 이해한 수준에서 설명드리겠습니다🤭
효모의 GCN4 mRNA구조는 다음과 같습니다.
GCN4는 전사 후 번역 과정에서 uORF에 의해 발현이 조절되는 유전자입니다. (uORF : Upstream Open Reading Frame)
특이하게도 GCN4는 기아상태(아미노산 결핍)상태에서 발현이 촉진되는 특성을 지닙니다. 이러한 특성을 지니는 이유는 uORF의 번역 여부가 40S리보솜의 결합의 분리를 조절하기 때문입니다.
5‘ 말단부터 번역을 개시하는 진핵세포의 특성에 따라 uORF1이 먼저 번역이 되는데, 이때 번역을 끝낸 80S 리보솜은 60S리보솜이 분리되고 40S리보솜은 분리되지 않은 상태로 eIF3가 결합하여 다시 개시코돈을 스캐닝합니다. (신기하네요🤔)
이후 등장하는 uORF에서 번역이 개시되는지에 따라 메인 ORF인 GCN4 ORF의 번역여부가 결정됩니다.
uORF의 번역 여부는 기아상태에 따라 달라집니다.
1. 기아상태(아미노산 결여)
기아상태에서는 낮은 아미노산 농도에 의해 Ternary Complex(TC) 농도가 낮아 uORF에서 번역개시가 저해됩니다.
(TC : elF2 + GTP + 아미노아실tRNA)
이로 인해 uORF2~4까지 번역이 개시되지 않고 40S 리보솜이 스캐닝을 지속하여 GCN4 ORF에 도달한다면 GCN4 유전자가 번역될 수 있습니다.
2. Non starvation condition
기아상태가 아닐 경우 TC농도가 높아 uORF 2~4 중 한 부분에서 번역이 개시될 수 있습니다. (아미노아실tRNA 농도가 높아지므로 TC함량의 상승)
만일 40S리보솜이 uORF2~4 중 한 곳에서 번역을 개시할 경우 uORF가 번역된 후 리보솜이 mRNA로부터 완전히 분리됩니다. 이로 인해 CGN4 ORF까지 리보솜이 도달할 수 없어 GCN4는 아미노산이 충분한 조건에서 발현되지 못합니다.
기아상태에서 TC(eIF2-GTP-Met tRNA)농도가 낮은 이유
단순히 아미노산 농도가 낮아 TC농도가 낮아진다고 생각했지만, 구체적인 이유를 위 그림에서 찾을 수 있습니다.
(1) 아미노산 농도가 낮은 기아상태에서는 충전되지 않은 tRNA함량이 높아 GCN2를 활성화시킵니다.
(2) GCN2는 eIF2를 인산화시켜 eIF2의 GEF인 eIF2B에 의한 GTP치환이 억제됩니다.
(3) 이로 인해 eIF2-GTP-tRNA(TC)함량이 낮아져 eIF2-GDP함량이 상승합니다.
2024 MD 28번
