सिस-रेगुलेटरी तत्व और एन्हान्सर

कोई जीन कब और कितनी प्रबलता से सक्रिय होता है, यह काफी हद तक जीन के पास या दूर स्थित छोटे डीएनए अनुक्रमों द्वारा तय होता है जो नियामक प्रोटीन को बांधते हैं। ये सिस-रेगुलेटरी तत्व — प्रमोटर जो प्रतिलेखन तंत्र को स्थिर करते हैं और एन्हान्सर जो इसे बढ़ाते हैं — यह निर्देश देते हैं कि कोई जीन कहाँ और कब व्यक्त होगा, अक्सर डीएनए लूपिंग के माध्यम से लंबी दूरी पर कार्य करते हुए।

Definition

सिस-रेगुलेटरी तत्व गैर-कोडिंग डीएनए अनुक्रम होते हैं जो उसी अणु पर होते हैं जिस पर वे नियंत्रित करते हैं, जो नियामक प्रोटीन को बांधते हैं ताकि उसके प्रतिलेखन का निर्धारण किया जा सके; एन्हान्सर सिस-रेगुलेटरी तत्व होते हैं जो एक लक्ष्य जीन के प्रतिलेखन को बढ़ाते हैं, अक्सर दूरी से और अभिविन्यास से स्वतंत्र रूप से।

Scope

यह विषय सिस-रेगुलेटरी तत्वों (प्रमोटर, एन्हान्सर और संबंधित अनुक्रम) के मुख्य वर्गों, प्रतिलेखन कारक उन्हें कैसे पढ़ते हैं, और एन्हान्सर अभिव्यक्ति को नियंत्रित करने के लिए दूरी पर कैसे कार्य करते हैं, को शामिल करता है। यह संदर्भ और शैक्षिक सामग्री है; रोग में नियामक वेरिएंट की भूमिका का वर्णन नैदानिक मार्गदर्शन के बजाय सामान्य रूप से किया गया है।

Core questions

• सिस-रेगुलेटरी तत्व के मुख्य प्रकार क्या हैं?
• एन्हान्सर दूरी से जीनों को कैसे सक्रिय करते हैं?
• प्रतिलेखन कारक नियामक अनुक्रमों को कैसे पहचानते हैं?
• नियामक डीएनए में वेरिएंट जीन अभिव्यक्ति और फेनोटाइप को क्यों प्रभावित कर सकते हैं?

Key concepts

• सिस-रेगुलेटरी तत्व
• प्रमोटर
• एन्हान्सर
• प्रतिलेखन कारक बंधन स्थल
• एन्हान्सर-प्रमोटर लूपिंग
• सुपर-एन्हान्सर
• साइलेंसर और इंसुलेटर
• ऊतक-विशिष्ट विनियमन

Mechanisms

प्रतिलेखन कारक सिस-रेगुलेटरी तत्वों के भीतर अनुक्रम-विशिष्ट रूपांकनों को बांधते हैं। एक प्रमोटर आरएनए पॉलीमरेज़ को प्रतिलेखन प्रारंभ स्थल पर रखता है, जबकि एन्हान्सर — जो हजारों बेस दूर, अपस्ट्रीम, डाउनस्ट्रीम, या इंट्रॉन में स्थित हो सकते हैं — सक्रिय करने वाले कारकों को भर्ती करते हैं और प्रतिलेखन को बढ़ावा देने के लिए क्रोमेटिन लूपिंग के माध्यम से प्रमोटर से संपर्क करते हैं। बंधे हुए कारकों के संयोजन कोशिकीय संकेतों को एकीकृत करते हैं ताकि एक जीन सही कोशिका प्रकार और स्थिति में व्यक्त हो; मजबूत एन्हान्सर (सुपर-एन्हान्सर) के समूह उन जीनों की विशेष रूप से उच्च अभिव्यक्ति को बढ़ावा देते हैं जो कोशिका पहचान को परिभाषित करते हैं।

Clinical relevance

कई लक्षण- और रोग-संबंधी वेरिएंट कोडिंग अनुक्रम में नहीं बल्कि सिस-रेगुलेटरी तत्वों में पाए जाते हैं, जहाँ वे प्रतिलेखन-कारक बंधन को बदल सकते हैं और यह बदल सकते हैं कि एक जीन कितना बनता है; इन तत्वों को समझना इसलिए गैर-कोडिंग वेरिएंट की व्याख्या को सूचित करता है। यह विषय संदर्भ और शिक्षा के लिए वह पृष्ठभूमि प्रदान करता है और व्यक्तिगत निदान या उपचार का आधार नहीं है।

Epidemiology

जीनोम-व्यापी मानचित्रण इंगित करता है कि नियामक तत्व जीनों से कहीं अधिक हैं, जिसमें मानव कोशिका प्रकारों में लाखों उम्मीदवार एन्हान्सर चिह्नित हैं, और जीनोम के कार्यात्मक, गैर-कोडिंग एनोटेशन का अधिकांश हिस्सा ऐसे नियामक अनुक्रमों से बना है जो कोशिका-प्रकार-विशिष्ट तरीके से सक्रिय होते हैं।

Evidence & guidelines

सिस-रेगुलेटरी तत्वों की जीनोम-व्यापी सूची प्रतिलेखन-कारक बंधन और क्रोमेटिन चिह्नों के कार्यात्मक-जीनोमिक्स मानचित्रण से प्राप्त होती है, जिसका उदाहरण ENCODE कैटलॉग हैं, जिसमें एन्हान्सर गुणों और भविष्यवाणी को संश्लेषित करने वाली समीक्षाएं शामिल हैं। ये नियामक डीएनए के लिए संदर्भ एनोटेशन प्रदान करते हैं।

History

एन्हान्सर को 1980 के दशक की शुरुआत में एक ऐसे अनुक्रम के रूप में परिभाषित किया गया था जो एक जीन के सापेक्ष अपनी दूरी या अभिविन्यास की परवाह किए बिना प्रतिलेखन को बढ़ाता है। बाद के दशकों में प्रतिलेखन कारकों, क्रोमेटिन लूपिंग, और, हाल ही में, सुपर-एन्हान्सर की भूमिका स्थापित हुई, और जीनोम-व्यापी परियोजनाओं ने पूरे जीनोम में नियामक तत्वों का मानचित्रण किया।

Debates

एन्हान्सर अपने लक्ष्य जीनों से कैसे मेल खाते हैं?

एन्हान्सर निकटवर्ती जीनों को छोड़कर दूर के जीनों पर कार्य कर सकते हैं, और यह अनुमान लगाना कि कोई दिया गया एन्हान्सर किस जीन को नियंत्रित करता है — अनुक्रम, क्रोमेटिन संपर्क और गतिविधि से — एक सक्रिय और अपूर्ण रूप से हल की गई समस्या बनी हुई है।

Key figures

• Alexander Stark
• François Spitz
• Eileen Furlong
• Richard Young

Seminal works

• encode-2012
• shlyueva-2014
• hnisz-2013

Frequently asked questions

एक एन्हान्सर दूर स्थित जीन को कैसे नियंत्रित कर सकता है?

डीएनए इस तरह मुड़ता है कि दूर का एन्हान्सर क्रोमेटिन लूपिंग के माध्यम से जीन के प्रमोटर के साथ भौतिक संपर्क में आता है, जिससे एन्हान्सर पर बंधे कारक प्रतिलेखन को उत्तेजित कर सकते हैं।

यदि नियामक वेरिएंट प्रोटीन को नहीं बदलते हैं तो वे क्यों मायने रखते हैं?

वे बदल सकते हैं कि एक जीन कितनी प्रबलता से या किन कोशिकाओं में प्रतिलेखित होता है, इसलिए एक प्रमोटर या एन्हान्सर में एक वेरिएंट सामान्य प्रोटीन की मात्रा को बदल सकता है, जो लक्षणों और रोग के जोखिम को प्रभावित करने के लिए पर्याप्त है।