폴리아데닐화(polyadenylation)는 진핵생물의 전령 RNA(mRNA) 전사체 말단에 아데닌 염기(Adenine)로 이루어진 긴 사슬인 폴리(A) 꼬리(poly(A) tail)를 첨가하는 생화학적 과정이다. 이 과정은 전사 후 변형(post-transcriptional modification)의 핵심 단계 중 하나이며, 대부분의 진핵생물 mRNA 성숙에 필수적이다.
주요 특징과 기능은 다음과 같다.
- 반응 기작: 전사 종료 신호 이후, mRNA 전구체(pre-mRNA)의 3' 말단 특정 서열(주로 AAUAAA 등 폴리아데닐화 신호 서열)에서 절단(cleavage)이 일어난 뒤, 폴리(A) 중합효소(poly(A) polymerase, PAP)에 의해 아데닌 뉴클레오티드가 템플릿 없이 연속적으로 첨가된다. 꼬리의 길이는 생물종과 세포 유형에 따라 다르나 일반적으로 50~250개 염기 정도이다.
- 복합체 구성: 이 과정은 절단 및 폴리아데닐화 특이성 인자(CPSF), 절단 자극 인자(CstF), 폴리(A) 중합효소, 폴리(A) 결합 단백질(PABPN1) 등으로 구성된 대형 단백질 복합체에 의해 수행된다.
- 생물학적 기능:
- mRNA 안정성 확보: 3' 엑소뉴클레아제의 분해로부터 mRNA를 보호한다.
- 핵 외 수송: 성숙한 mRNA가 핵공을 통해 세포질로 이동하는 데 관여한다.
- 번역 개시 촉진: 폴리(A) 꼬리에 결합한 폴리(A) 결합 단백질(PABPC1)이 5' 캡 구조에 결합한 개시 인자(eIF4G)와 상호작용하여 mRNA를 고리 형태로 만들고, 리보솜의 모집과 번역 개시를 효율적으로 돕는다.
- 대안적 폴리아데닐화(Alternative Polyadenylation, APA): 하나의 유전자에서 서로 다른 폴리아데닐화 부위를 선택적으로 사용하여 3' 비번역 영역(3' UTR) 길이가 다른 mRNA 아이소폼을 생성하는 현상이다. 이는 유전자 발현 조절, 단백질 다양성 확보, 세포 분화 및 질병 발생과 관련이 깊은 조절 기전으로 연구되고 있다.
- 히스톤 mRNA 예외: 대부분의 진핵생물 mRNA와 달리, 복제 의존성 히스톤 mRNA는 폴리(A) 꼬리를 갖지 않으며 줄기-고리 구조로 종료된다.
원핵생물에서도 폴리아데닐화가 존재하나, 진핵생물과는 달리 주로 RNA 분해 경로의 일환으로 작용하여 RNA 불안정성을 유도하는 방향으로 기능하는 차이가 있다.
