5. 상류 AUG 와 상류 열린해독틀 — 프레임을 훔쳐 가는 함정 · Dr. Son's mRNA Vaccine Design, First Steps VI

달리기 트랙에 출발선을 그렸습니다. 그런데 누군가 10 미터 앞에 또 하나를 그려 놓았습니다. 주자는 먼저 보이는 선에서 출발합니다. 거리는 어긋나고, 기록은 뜻이 없어집니다.

5′ UTR 안의 AUG 가 그 가짜 출발선입니다. 이름이 붙어 있습니다 — 상류 AUG(uAUG, upstream AUG). 그 AUG 에서 종결코돈까지 프레임이 이어지면 상류 열린해독틀(uORF) 이 됩니다.

uAUG · uORF 는 피한다

두 가지 방식으로 망가진다

무엇	어떻게 망가지나
조기 개시	리보솜이 uAUG 에서 번역을 시작한다. 우리 항원은 만들어지지 않는다
스캐닝 방해	uORF 를 번역하고 나면 리보솜이 떨어져 나가거나 힘이 빠진다. 본래 ORF 에 닿는 리보솜 수가 준다

둘 다 결과는 같습니다 — 항원 발현량이 준다. 그리고 uAUG 의 프레임이 우리 CDS 와 다르면 전혀 다른 아미노산 사슬이 나옵니다.

상류 AUG 를 넣고 빼 보세요. 프레임이 같은지 다른지에 따라 결과가 갈립니다.

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코드가 하는 일은 셋입니다 — AUG 찾기 · 프레임 세기 · 종결코돈 찾기. 7강에서 여기에 코자크 점수를 더합니다.

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# 예시 5' UTR 에서 상류 AUG 와 uORF 를 직접 찾는다.
# 아래 서열은 모두 '예시' 다 — 논문에 UTR 서열은 없다.
utr = "GGCUUCAAUGCCUACGUAAGCACGUUACAUGGCGUAAACCGGCUUCACC"
cds_start = len(utr)          # 우리 CDS 는 UTR 바로 뒤에서 시작한다고 둔다

print("예시 5' UTR (%d nt)" % len(utr))
print(utr)
print()

stops = ("UAA", "UAG", "UGA")
found = []
for i in range(len(utr) - 2):
    if utr[i:i+3] != "AUG":
        continue
    # 이 AUG 에서 시작해 종결코돈을 찾는다 (UTR 안에서만)
    stop_at = None
    j = i
    while j + 3 <= len(utr):
        if utr[j:j+3] in stops:
            stop_at = j
            break
        j += 3
    frame = i % 3
    cds_frame = cds_start % 3
    found.append((i, frame, stop_at, frame == cds_frame))

print("찾은 상류 AUG %d 개" % len(found))
for i, frame, stop_at, same in found:
    kind = "uORF (UTR 안에서 종결)" if stop_at is not None else "종결 없이 CDS 로 이어진다"
    fr = "CDS 와 같은 프레임" if same else "CDS 와 다른 프레임"
    print("  위치 %2d  frame %d  %-28s %s" % (i, frame, kind, fr))
print()
print("판정")
bad = [f for f in found if f[2] is None and not f[3]]
if bad:
    print("  위험 — 종결 없이 CDS 로 이어지고 프레임이 다른 AUG 가 %d 개 있다." % len(bad))
    print("  이 경우 엉뚱한 아미노산 사슬이 만들어진다.")
else:
    print("  종결 없이 프레임을 흐트리는 AUG 는 없다.")
print("  다만 uORF 가 있으면 그것만으로도 본래 ORF 의 번역량이 준다.")

그래서 5′ UTR 을 고를 때 무엇을 보나

📏

짧은가

4강. 복도가 짧아야 닿습니다

🪢

풀려 있나

4강. 매듭이 없어야 합니다

🚫

AUG 가 없나

이 강. 가짜 출발선이 없어야 합니다

🎯

코자크가 강한가

3강. 진짜 출발선이 굵어야 합니다

네 가지입니다. 8강에서 보게 될 검증된 사람 UTR 들은 이 네 조건을 이미 만족하는 후보들입니다 — 그래서 남의 유전자에서 빌려 오는 것이 안전합니다.

uORF 와 uAUG 는 다른 말이다

무엇	정의	결과
uAUG	5′ UTR 안의 AUG 하나	리보솜이 여기서 시작할 수 있다
uORF	그 AUG 에서 종결코돈까지 이어지는 짧은 해독틀	짧은 펩타이드가 만들어지고 리보솜이 힘을 잃는다

모든 uORF 는 uAUG 로 시작하지만, 모든 uAUG 가 uORF 를 만들지는 않습니다. 종결코돈을 못 만나고 우리 CDS 로 그대로 이어지는 uAUG 가 가장 나쁩니다. 프레임이 다르면 항원이 아예 만들어지지 않습니다.

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상류 AUG(uAUG)가 문제를 일으키는 두 방식은?

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uAUG 의 프레임이 우리 CDS 와 다를 때 특히 나쁜 까닭은?

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