वैकल्पिक स्प्लिसिंग और गैर-कोडिंग आरएनए कार्य

वैकल्पिक स्प्लिसिंग एक ही जीन को कई अलग-अलग मैसेंजर आरएनए — और अक्सर कई प्रोटीन — उत्पन्न करने की अनुमति देती है, जो विभिन्न संयोजनों में एक्सॉन को जोड़कर जीनोम के कार्यात्मक उत्पादन को बहुत बढ़ा देती है। गैर-कोडिंग आरएनए, ऐसे ट्रांसक्रिप्ट जो प्रोटीन में अनुवादित नहीं होते हैं, विनियमन की एक अतिरिक्त परत जोड़ते हैं, जो प्रतिलेखन, स्प्लिसिंग, आरएनए स्थिरता और क्रोमेटिन पर कार्य करते हैं। ये घटनाएँ मिलकर बताती हैं कि कैसे जीनों की एक मामूली संख्या ट्रांसक्रिप्टोम की जटिलता का समर्थन करती है।

Definition

वैकल्पिक स्प्लिसिंग एक विनियमित प्रक्रिया है जिसके द्वारा एक ही प्री-मैसेंजर आरएनए से एक्सॉन के विभिन्न संयोजनों को जोड़कर विशिष्ट परिपक्व ट्रांसक्रिप्ट उत्पन्न किए जाते हैं, जबकि गैर-कोडिंग आरएनए कार्य उन आरएनए ट्रांसक्रिप्ट की नियामक और संरचनात्मक भूमिकाओं को संदर्भित करता है जो प्रोटीन में अनुवादित नहीं होते हैं।

Scope

यह विषय वैकल्पिक स्प्लिसिंग (एक्सॉन समावेशन और छोड़ना, स्प्लिस-साइट चयन, और आइसोफॉर्म विविधता) की विनियमित प्रक्रिया और छोटे नियामक आरएनए से लेकर लंबे गैर-कोडिंग आरएनए तक, गैर-कोडिंग आरएनए के प्रमुख वर्गों और कार्यों को शामिल करता है। यह ट्रांसक्रिप्टोमिक्स के भीतर एक वैचारिक और कार्यप्रणाली संबंधी संदर्भ है और कोई नैदानिक मार्गदर्शन प्रदान नहीं करता है।

Core questions

• स्प्लिस साइटों को कैसे पहचाना और चुना जाता है ताकि एक जीन कई ट्रांसक्रिप्ट आइसोफॉर्म उत्पन्न कर सके?
• वैकल्पिक स्प्लिसिंग प्रोटिओम और ट्रांसक्रिप्टोम विविधता का विस्तार कैसे करती है?
• गैर-कोडिंग आरएनए के मुख्य वर्ग क्या हैं और वे जीन अभिव्यक्ति को कैसे विनियमित करते हैं?
• उच्च-थ्रूपुट विधियाँ आइसोफॉर्म का पता कैसे लगाती हैं और गैर-कोडिंग ट्रांसक्रिप्ट को कैसे मापती हैं?

Key concepts

• एक्सॉन, इंट्रॉन और स्प्लिसियोसोम
• एक्सॉन समावेशन और छोड़ना
• स्प्लिस-साइट और एक्सॉन परिभाषा
• ट्रांसक्रिप्ट आइसोफॉर्म विविधता
• छोटे नियामक आरएनए (जैसे, माइक्रोआरएनए)
• लंबे गैर-कोडिंग आरएनए (lncRNAs)
• अनुलेखन-पश्च विनियमन
• स्प्लिसिंग नियामक तत्व और कारक

Mechanisms

स्प्लिसिंग के दौरान, स्प्लिसियोसोम प्री-मैसेंजर आरएनए से इंट्रॉन को हटाता है और एक्सॉन को जोड़ता है; जब स्प्लिस-साइट पसंद को विनियमित किया जाता है, तो उसी प्री-एमआरएनए को एक्सॉन समावेशन, एक्सॉन छोड़ना, या वैकल्पिक स्प्लिस-साइट और प्रारंभ/समाप्ति उपयोग के माध्यम से विभिन्न परिपक्व ट्रांसक्रिप्ट में संसाधित किया जा सकता है। सही सीमाओं की पहचान स्प्लिस-साइट अनुक्रमों और स्प्लिसिंग कारकों द्वारा बंधे नियामक तत्वों पर निर्भर करती है, यही कारण है कि एक्सॉन परिभाषा एक सूक्ष्म-ट्यून की गई प्रक्रिया है, जैसा कि केरेन और सहयोगियों द्वारा समीक्षा की गई है। गैर-कोडिंग आरएनए पूरक तंत्रों के माध्यम से कार्य करते हैं: छोटे नियामक आरएनए लक्ष्य मैसेंजर आरएनए के दमन का मार्गदर्शन करते हैं, जबकि लंबे गैर-कोडिंग आरएनए प्रोटीन कॉम्प्लेक्स को मचान कर सकते हैं, क्रोमेटिन संशोधक का मार्गदर्शन कर सकते हैं, या प्रतिलेखन को संशोधित कर सकते हैं, जैसा कि पोंटिंग और सहयोगियों द्वारा सर्वेक्षण किया गया है। ENCODE परियोजना जैसे जीनोम-व्यापी सर्वेक्षणों से पता चला है कि जीनोम का एक बड़ा हिस्सा गैर-कोडिंग आरएनए में प्रतिलेखित होता है, जो इस नियामक परत की व्यापकता को रेखांकित करता है; स्प्लिस जंक्शनों को कैप्चर करने वाली अनुक्रमण विधियाँ आइसोफॉर्म और गैर-कोडिंग ट्रांसक्रिप्ट का पता लगाने और उन्हें मापने की अनुमति देती हैं।

Clinical relevance

असामान्य स्प्लिसिंग और अविनियमित गैर-कोडिंग आरएनए कई बीमारियों में शामिल होते हैं और सक्रिय बायोमार्कर और चिकित्सीय अनुसंधान का एक क्षेत्र हैं। एक संदर्भ विषय के रूप में यह प्रविष्टि बताती है कि आइसोफॉर्म और गैर-कोडिंग-आरएनए जीव विज्ञान का वर्णन और माप कैसे किया जाता है; यह व्यक्तिगत नैदानिक या उपचार निर्णयों का आधार नहीं है।

Evidence & guidelines

संदर्भ समीक्षाओं में वैकल्पिक स्प्लिसिंग और एक्सॉन परिभाषा पर केरेन और सहयोगियों और लंबे गैर-कोडिंग आरएनए कार्य पर पोंटिंग और सहयोगियों की समीक्षाएँ शामिल हैं, जो ENCODE परियोजना से जीनोम-व्यापी प्रतिलेखन सर्वेक्षणों द्वारा पूरक हैं। ये नैदानिक दिशानिर्देशों के बजाय कार्यप्रणाली और वैचारिक संदर्भ हैं।

History

1970 के दशक के अंत में विभाजित जीनों और आरएनए स्प्लिसिंग की खोज से पता चला कि एक्सॉन को वैकल्पिक तरीकों से जोड़ा जा सकता है, और बाद के दशकों में वैकल्पिक स्प्लिसिंग को ट्रांसक्रिप्ट और प्रोटीन विविधता का एक व्यापक स्रोत के रूप में मान्यता दी गई। समानांतर में, गैर-कोडिंग आरएनए का अध्ययन कुछ प्रसिद्ध कार्यात्मक आरएनए से छोटे नियामक और लंबे गैर-कोडिंग ट्रांसक्रिप्ट के बड़े वर्गों तक विस्तारित हुआ, और 2000 के दशक से जीनोम-व्यापी परियोजनाओं ने व्यापक गैर-कोडिंग प्रतिलेखन का दस्तावेजीकरण किया, जिससे जीनोम के अधिकांश हिस्से को कार्यात्मक रूप से प्रतिलेखित के रूप में फिर से परिभाषित किया गया।

Debates

कितना गैर-कोडिंग प्रतिलेखन कार्यात्मक है?

जीनोम-व्यापी सर्वेक्षणों से पता चलता है कि जीनोम का अधिकांश हिस्सा गैर-कोडिंग आरएनए में प्रतिलेखित होता है, लेकिन जैविक कार्य वाले ट्रांसक्रिप्ट को प्रतिलेखन शोर से अलग करना अभी भी विवादास्पद है, और लंबे गैर-कोडिंग आरएनए का कार्यात्मक एनोटेशन उनकी खोज से पीछे है।

Key figures

• Gil Ast
• Chris P. Ponting
• Wolf Reik

Seminal works

• keren-2010
• ponting-2009
• encode-2012

Frequently asked questions

एक जीन कई अलग-अलग प्रोटीन कैसे उत्पन्न कर सकता है?

वैकल्पिक स्प्लिसिंग के माध्यम से, एक ही जीन के प्री-मैसेंजर आरएनए के एक्सॉन को विभिन्न संयोजनों में जोड़ा जा सकता है, जिससे विशिष्ट परिपक्व ट्रांसक्रिप्ट उत्पन्न होते हैं जिन्हें विभिन्न प्रोटीन आइसोफॉर्म में अनुवादित किया जा सकता है। यह जीन संख्या में वृद्धि किए बिना कार्यात्मक विविधता को बहुत बढ़ाता है।

यदि गैर-कोडिंग आरएनए का अनुवाद नहीं होता है, तो वे कैसे कार्य करते हैं?

वे प्रोटीन के लिए टेम्पलेट के बजाय आरएनए अणुओं के रूप में कार्य करते हैं। छोटे नियामक आरएनए लक्ष्य मैसेंजर आरएनए के दमन को निर्देशित कर सकते हैं, जबकि लंबे गैर-कोडिंग आरएनए प्रोटीन कॉम्प्लेक्स को मचान कर सकते हैं, क्रोमेटिन-संशोधित मशीनरी का मार्गदर्शन कर सकते हैं, या प्रतिलेखन को प्रभावित कर सकते हैं।