리보솜이 번역하다 서로 충돌하면 어떻게 될까

리보솜은 mRNA를 따라 이동하며 아미노산을 연결해 단백질을 만듭니다. 하나의 mRNA에는 여러 리보솜이 동시에 붙어 번역할 수 있는데, 앞쪽 리보솜이 멈추면 뒤에서 오던 리보솜이 따라붙어 충돌할 수 있습니다.

그렇다면 세포는 이 충돌을 그냥 내버려둘까요?

리보솜은 왜 멈출까?

리보솜 정지는 여러 이유로 생길 수 있습니다. mRNA가 손상됐거나, 번역하기 어려운 서열이 있거나, 특정 아미노산이나 tRNA가 부족하거나, poly(A) 같은 문제가 있는 구간을 만났을 때 진행이 느려질 수 있습니다.

고속도로에서 앞차가 갑자기 멈춘 것과 비슷합니다. 뒤차가 계속 달려오면 결국 추돌이 일어납니다.

충돌 자체가 세포의 경보가 된다

흥미로운 점은 세포가 서로 부딪힌 리보솜의 독특한 구조를 이상 신호로 이용한다는 것입니다.

포유류에서는 ZNF598이라는 효소가 충돌한 리보솜을 감지하고 40S 소단위체의 특정 단백질에 유비퀴틴을 붙입니다. 이 표시는 쉽게 말해 “여기서 번역 사고가 났다”는 경고등입니다.

문제의 리보솜은 분리되고 재활용된다

경고 신호가 만들어지면 ASCC 계열의 품질관리 인자가 동원돼 멈춘 리보솜을 분리합니다.

그렇다고 리보솜 전체를 쓰레기통에 버리는 것은 아닙니다. 소단위체와 대단위체를 분리하고 다시 사용할 수 있도록 구조합니다. 공장에서 기계 한 대가 고장 났다고 공장 전체를 폐쇄하지 않는 것과 같습니다.

만들다 만 단백질은 어떻게 될까?

문제는 리보솜이 멈추기 전까지 만들던 미완성 단백질입니다.

세포에는 RQC, 즉 리보솜 연관 품질관리 시스템이 있습니다. 미완성 단백질을 인식해 제거 대상으로 표시하고 단백질 분해 시스템으로 보내는 과정이 작동합니다. 문제가 있는 mRNA의 추가 번역을 억제하거나 RNA를 제거하는 경로도 연결될 수 있습니다.

리보솜 충돌은 단순한 사고가 아니다

리보솜 충돌은 번역 과정에서 생긴 문제지만 동시에 세포가 오류를 발견하는 신호가 될 수 있습니다.

앞의 리보솜이 오래 정지하고 뒤의 리보솜이 충돌하면 세포는 이를 감지해 번역을 조절하고, 리보솜을 구조하고, 잘못 만들어진 단백질을 처리합니다.

즉 세포는 단백질 생산라인에도 정교한 ‘교통사고 처리반’을 운영하고 있는 셈입니다.