Lesson 8 of 20

shRNA — 세포가 스스로 siRNA 를 만들게

SI Table S2 · shDdx54 (SHCLNG-NM_028041) · shDDX54 (TRCN0000288994)

siRNA 의 한계는 희석이었습니다(6강). 해결책은 단순합니다 — 세포가 계속 만들게 하면 됩니다.

그러려면 siRNA 를 만드는 설계도(DNA) 를 세포 게놈에 넣어야 합니다. 그런데 siRNA 는 두 가닥이라 DNA 하나로 만들기 어려워요.

그래서 한 가닥으로 만들되 접히게 합니다.

5'- CCGGTTTATCAGCAGCTCTTA ---루프--- TAAGAGCTGCTGATAAACCGG -3'
    └────── sense ──────┘         └──── antisense ────┘
                    ↓ 스스로 접힌다
              ┌─ 루프 ─┐
    5'- CCGGTTTATCAGCAGCTCTTA
        |||||||||||||||||||||
    3'- GGCCAAATAGTCGTCGAGAAT

머리핀(hairpin) 모양이라 shRNA — short hairpin RNA 입니다. 세포 안에서 Dicer 가 루프를 잘라 내면 siRNA 가 됩니다.

High school세포가 스스로 siRNA를 만들게

siRNA는 넣은 양이 전부라 며칠이면 사라집니다(6강). shRNA는 다릅니다 — 세포가 계속 만들게 해요.

단계	일어나는 일
1	shRNA를 만드는 DNA를 유전체에 넣음
2	세포가 헤어핀 모양 RNA를 전사
3	세포의 효소가 그것을 잘라 siRNA로 만듦
4	RISC로 들어가 작동

공장을 세포 안에 지어 놓는 셈입니다 — 계속 생산됩니다.

High school헤어핀 구조

shRNA는 머리핀 모양입니다. 한 가닥인데 자기끼리 접혀요.

부분	내용
센스 서열	21 염기 정도
루프	구부러지는 부분 — 5~9 염기
안티센스 서열	센스와 상보적

3강에서 본 siRNA 서열이 그대로 shRNA 안에 들어갑니다.

세포의 Dicer 효소가 루프를 잘라 내면 이중가닥 siRNA가 됩니다. 그 뒤는 2강과 같아요.

논문이 쓴 서열

3강에서 본 siRNA #1 의 서열을 다시 봅시다.

siRNA #1 sense (RNA):  CCGGUUUAUCAGCAGCUCUUA
shRNA 서열   (DNA):    CCGGTTTATCAGCAGCTCTTA

같은 서열입니다. U 가 T 로 바뀌었을 뿐이에요. 논문이 이렇게 적어 두었습니다 — The first sequence (CCGGTTTATCAGCAGCTCTTA) was identical to that employed in the shRNA experiment.

siRNA 로 먼저 효과를 확인하고, 같은 서열을 shRNA 로 옮긴 것입니다. 합리적인 순서예요 — 잘 듣는 서열을 이미 알고 시작하니까요.

이름	겨냥	카탈로그	회사
Ddx54 shRNA	마우스	SHCLNG-NM_028041	Sigma
DDX54 shRNA	사람	TRCN0000288994	Sigma
shPLKO	대조군	—	—

마우스용과 사람용을 따로 쓴 것을 눈여겨보세요. LLC1(마우스)과 A549(사람)에 각각 써야 하니까요.

High school카탈로그 번호가 뜻하는 것

번호 형식	출처
SHCLNG-NM_…	Sigma MISSION — NM 번호는 전사체 ID
TRCN…	RNAi Consortium (Broad) 라이브러리

번호를 적으면 정확히 같은 것을 주문할 수 있습니다 — 서열이 정해져 있으니까요.

SI에 생쥐용(shDdx54)과 사람용(shDDX54)이 따로 있는 것을 보세요. 종이 다르면 서열이 달라요.

루프 서열을 바꿔 보세요. 길이가 달라져도 접히는 원리는 같습니다.

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# shRNA 서열이 어떻게 접히는지 확인한다
쌍 = {"A": "T", "T": "A", "G": "C", "C": "G"}
def 상보(s): return "".join(쌍[c] for c in s)

sense = "CCGGTTTATCAGCAGCTCTTA"
루프   = "CTCGAG"                     # 흔히 쓰는 루프
anti  = "".join(상보(c) for c in reversed(sense))

전체 = sense + 루프 + anti
print(f"전체 길이 {len(전체)} nt")
print(f"5'-{전체}-3'")
print()

# 접힌 모습
print("접히면:")
print(f"       ┌{'─' * len(루프)}┐")
print(f"  5'-{sense}  {루프}")
print(f"     {'|' * len(sense)}")
print(f"  3'-{''.join(상보(c) for c in sense)}  ┘")
print()

# Dicer 가 루프를 자르면
print("Dicer 가 루프를 자르면 siRNA 가 된다:")
print(f"  sense      5'-{sense}-3'")
print(f"  antisense  5'-{anti}-3'")
print()
print("3강에서 본 siRNA #1 과 같은 서열입니다 (U ↔ T 만 다름).")

High schoolshRNA의 장단

장점	단점
오래 지속 — 몇 주~영구	만드는 데 시간이 걸림
동물 실험에 쓸 수 있음	바이러스 작업이 필요 (9·10강)
안정주를 만들 수 있음	유전체에 삽입 — 위치 효과
세포 분열해도 유지	발현 수준이 세포마다 다름

13강의 안정주가 동물 이식으로 이어집니다 — siRNA로는 불가능한 일입니다.

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