DNA 복제 과정과는 달리 RNA를 전사할 때에는 따로 프라이머가 필요 없는 이유가 무엇인가요?

Question

안녕하세요. 디엔에이를 복제하는 과정에서는 3 프라임 하이드록시기를 제공할 수 있는 프라이머가 반드시 필요한데요 반면 DNA 복제 과정과는 달리 RNA를 전사할 때에는 따로 프라이머가 필요 없는 이유가 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 정준민 전문가입니다.

dna 복재의 dna 폴리머레이즈는 기존 3-oh 말단이 있어야 합성을 시작할수 있지만

rna는 rna 폴리머레이즈는 스스로 첫 뉴클레오타이드를 결합, 개시할 수 있어 프라이머가 필요가 없답니다.

Answer 2

RNA 중합효소의 특성 때문입니다.

DNA를 복제하는 DNA 중합효소는 3' 하이드록시기(-OH)를 가진 기존 가닥의 말단에만 새로운 뉴클레오타이드를 추가할 수 있습니다. 그래서 복제 시작 지점에 3' 하이드록시기를 제공해 줄 프라이머가 반드시 필요합니다.

반면, RNA 전사를 담당하는 RNA 중합효소는 DNA 주형 가닥에 직접 결합하여 새로운 RNA 가닥의 합성을 처음부터 시작할 수 있습니다. 즉, DNA 중합효소와 달리 프라이머 없이도 뉴클레오타이드를 결합시키는 능력을 가지고 있기 때문에 별도의 프라이머가 필요하지 않은 것입니다.

간단히 말해, DNA 중합효소는 이어 붙이기만 할 수 있어서 시작점이 필요하지만, RNA 중합효소는 새롭게 시작할 수 있어서 시작점이 필요 없는 것입니다.

Answer 3

네, 말씀해주신 것과 같이 DNA 복제와 RNA 전사는 모두 핵산 합성 과정이지만, 프라이머 필요 유무에서 차이가 납니다.

우선 DNA 복제에 관여하는 효소는 DNA 중합효소인데, 이 효소는 새로운 가닥을 완전히 처음부터 합성하는 능력이 없습니다. 즉, 반드시 기존의 3'-OH 말단이 있어야 그 뒤에 새로운 뉴클레오타이드를 이어 붙일 수 있습니다. 따라서 DNA 복제에서는 프라이메이스가 짧은 RNA 프라이머를 합성하여 3'-OH 말단을 제공하고, 그 뒤를 DNA 중합효소가 이어받아 합성을 진행하게 됩니다.

반면에 RNA 전사에 관여하는 효소는 RNA 중합효소인데요, 이 효소는 DNA 중합효소와 달리, 스스로 첫 번째 뉴클레오타이드를 합성할 수 있는 능력을 가지고 있습니다. 즉, RNA 중합효소는 전사 개시 위치의 DNA 주형 가닥에 결합한 후, 첫 번째 리보뉴클레오타이드(rNTP)의 3'-OH를 자체적으로 제공하여 다음 뉴클레오타이드를 연결할 수 있기 때문에 별도의 프라이머가 필요하지 않는 것입니다. 감사합니다.

Answer 4

RNA 전사 과정에 프라이머가 필요 없는 이유는 전사를 수행하는 효소인 RNA 중합효소(RNA polymerase)가 DNA 중합효소(DNA polymerase)와 달리 기존의 3' 수산화기(-OH) 없이도 새로운 RNA 가닥의 합성을 시작할 수 있는 능력을 가지고 있기 때문입니다. RNA 중합효소는 주형 DNA 가닥에 결합하여 첫 번째 뉴클레오타이드를 가져와 직접 인산다이에스터 결합을 형성함으로써 전사 과정을 개시할 수 있지만, DNA 중합효소는 반드시 프라이머가 제공하는 3' 말단에만 새로운 뉴클레오타이드를 추가할 수 있어 복제 시 프라이머가 필수적입니다.