जीन अभिव्यक्ति विनियमन और क्रोमेटिन स्थिति

प्रत्येक कोशिका में समान जीन होते हैं, फिर भी उनमें से केवल एक उपसमूह को ही व्यक्त करती है। जीन अभिव्यक्ति का विनियमन — प्रत्येक जीन कब, कैसे और कितनी मात्रा में प्रतिलेखित होता है, इसका नियंत्रण — ही कोशिकाओं को एक-दूसरे से भिन्न बनाता है। इस नियंत्रण की एक केंद्रीय परत क्रोमेटिन स्थिति है: डीएनए हिस्टोन के साथ कितनी कसकर पैक किया गया है, यह निर्धारित करता है कि कोई जीन प्रतिलेखन तंत्र के लिए सुलभ है या नहीं।

Definition

जीन अभिव्यक्ति विनियमन उन प्रक्रियाओं का समूह है जो किसी जीन के आरएनए और प्रोटीन के उत्पादन को नियंत्रित करती हैं; क्रोमेटिन स्थिति डीएनए और हिस्टोन की पैकेजिंग और संशोधन स्थिति है जो एक जीन को अधिक या कम सुलभ बनाती है और इस प्रकार उसके प्रतिलेखन को नियंत्रित करती है।

Scope

यह विषय क्रोमेटिन स्थिति — न्यूक्लियोसोम पैकेजिंग, हिस्टोन संशोधन और पहुंच — के साथ-साथ उस पर कार्य करने वाले प्रतिलेखन-कारक इनपुट पर जोर देते हुए जीन अभिव्यक्ति के विनियमन को शामिल करता है। यह संदर्भ और शैक्षिक सामग्री है और रोग में अव्यवस्था का वर्णन केवल सामान्य शब्दों में करता है, न कि नैदानिक ​​मार्गदर्शन के रूप में।

Core questions

• किसी दिए गए कोशिका में किसी जीन का प्रतिलेखन होता है या नहीं, यह क्या निर्धारित करता है?
• क्रोमेटिन पैकेजिंग जीन को अभिव्यक्ति के लिए कैसे खोलती या बंद करती है?
• हिस्टोन संशोधन और डीएनए पहुंच की क्या भूमिकाएँ हैं?
• जीनोम में जीन अभिव्यक्ति को कैसे मापा जाता है?

Key concepts

• प्रतिलेखन विनियमन
• क्रोमेटिन और न्यूक्लियोसोम
• हिस्टोन संशोधन
• खुला बनाम बंद क्रोमेटिन (पहुंच)
• यूक्रोमेटिन और हेटेरोक्रोमेटिन
• प्रतिलेखन कारक और सह-सक्रियक
• एपिजेनेटिक स्थिति
• ट्रांसक्रिप्टोम माप (आरएनए-सेक)

Mechanisms

डीएनए हिस्टोन के चारों ओर न्यूक्लियोसोम में लिपटा होता है, और परिणामी क्रोमेटिन सघन और दमनकारी (हेटेरोक्रोमेटिन) या खुला और अनुमेय (यूक्रोमेटिन) हो सकता है। क्रोमेटिन-संशोधित कॉम्प्लेक्स हिस्टोन चिह्न जोड़ते या हटाते हैं और न्यूक्लियोसोम को पुनः स्थापित करते हैं, पहुंच को बदलते हैं ताकि प्रतिलेखन कारक और आरएनए पोलीमरेज़ किसी जीन के नियामक तत्वों को संलग्न कर सकें या नहीं। एक सुलभ क्रोमेटिन स्थिति और सही बंधे हुए कारकों का संयोजन प्रतिलेखन की अनुमति देता है; साथ में ये परतें कोशिका-प्रकार-विशिष्ट जीन अभिव्यक्ति पैटर्न को निर्धारित करती हैं, जिसे ट्रांसक्रिप्टोम के अनुक्रमण द्वारा जीनोम-व्यापी रूप से पढ़ा जा सकता है।

Clinical relevance

क्योंकि क्रोमेटिन स्थिति और प्रतिलेखन नियंत्रण यह निर्धारित करते हैं कि कौन से जीन सक्रिय हैं, उनका व्यवधान — परिवर्तित क्रोमेटिन नियामकों या सिग्नलिंग के माध्यम से — रोग में अभिव्यक्ति कार्यक्रमों को बदल सकता है, और अभिव्यक्ति प्रोफाइलिंग का व्यापक रूप से ऊतकों और ट्यूमर को चिह्नित करने के लिए उपयोग किया जाता है। यह विषय संदर्भ और शिक्षा के लिए वैचारिक पृष्ठभूमि प्रदान करता है और व्यक्तिगत निदान या उपचार का आधार नहीं है।

Evidence & guidelines

प्रतिलेखन नियंत्रण का क्रोमेटिन आधार यांत्रिक आणविक जीव विज्ञान में स्थापित है, जबकि ENCODE जैसे परियोजनाओं से सुलभ क्रोमेटिन और हिस्टोन चिह्नों के जीनोम-व्यापी मानचित्र नियामक स्थिति का संदर्भ एनोटेशन प्रदान करते हैं; आरएनए-सेक उन अवस्थाओं द्वारा उत्पादित अभिव्यक्ति को मापने के लिए मानक विधि प्रदान करता है।

History

यह पहचान कि क्रोमेटिन निष्क्रिय पैकेजिंग नहीं बल्कि प्रतिलेखन का एक सक्रिय नियामक है, बीसवीं शताब्दी के अंत में न्यूक्लियोसोम संरचना और हिस्टोन संशोधन पर काम के माध्यम से विकसित हुई। 2000 के दशक में अनुक्रमण प्रौद्योगिकियों द्वारा सक्षम क्रोमेटिन विशेषताओं और प्रतिलेखन का जीनोम-स्केल मैपिंग, फिर जीन विनियमन को एक जीनोम-व्यापी, डेटा-संचालित क्षेत्र में बदल दिया।

Key figures

• Jerry Workman
• Michael Snyder
• Mark Gerstein

Seminal works

• li-2007
• encode-2012
• wang-2009

Frequently asked questions

यदि सभी कोशिकाओं में समान जीन होते हैं, तो वे भिन्न क्यों होते हैं?

क्योंकि वे जीन अभिव्यक्ति को अलग-अलग नियंत्रित करते हैं: क्रोमेटिन स्थिति और प्रतिलेखन कारक प्रत्येक कोशिका प्रकार में विशिष्ट जीन सेट को चालू या बंद करते हैं, जिससे, उदाहरण के लिए, एक न्यूरॉन और एक यकृत कोशिका के बीच अंतर पैदा होता है।

किसी जीन के लिए 'क्रोमेटिन स्थिति' का क्या अर्थ है?

यह बताता है कि जीन का डीएनए कैसे पैक और चिह्नित किया गया है। खुला, अनुमेय क्रोमेटिन प्रतिलेखन तंत्र को जीन तक पहुंचने देता है, जबकि सघन, दमनकारी क्रोमेटिन इसे शांत रखता है।