गैर-कोडिंग आरएनए और नियामक कार्य

जीनोम का एक बड़ा हिस्सा आरएनए में प्रतिलेखित होता है जो कभी प्रोटीन में अनुवादित नहीं होता है। ये गैर-कोडिंग आरएनए—छोटे माइक्रोआरएनए और छोटे इंटरफेयरिंग आरएनए से लेकर लंबे गैर-कोडिंग आरएनए तक—सीधे नियामक के रूप में कार्य करते हैं, संदेशों के साइलेंसिंग का मार्गदर्शन करते हैं, क्रोमेटिन को आकार देते हैं, और आणविक परिसरों को मचान प्रदान करते हैं। उनकी खोज ने आरएनए को जीन विनियमन के एक एजेंट के रूप में पुनः परिभाषित किया, न कि केवल एक मध्यवर्ती के रूप में।

Definition

गैर-कोडिंग आरएनए ऐसे आरएनए अणु होते हैं जो प्रोटीन में अनुवादित नहीं होते हैं, बल्कि संरचनात्मक, उत्प्रेरक, या—यहां केंद्रीय—नियामक कार्य करते हैं, जिसमें छोटे आरएनए शामिल हैं जो अनुक्रम-विशिष्ट जीन साइलेंसिंग को निर्देशित करते हैं और लंबे गैर-कोडिंग आरएनए जो प्रतिलेखन और क्रोमेटिन को विनियमित करते हैं।

Scope

यह विषय नियामक गैर-कोडिंग आरएनए के प्रमुख वर्गों, आरएनए-इंटरफेरेंस और माइक्रोआरएनए मार्गों को शामिल करता है जिनके माध्यम से छोटे आरएनए जीन अभिव्यक्ति को शांत करते हैं, और लंबे गैर-कोडिंग आरएनए की विविध भूमिकाओं को भी शामिल करता है। यह इन्हें आरएनए जीव विज्ञान के भीतर नियामक तंत्र के रूप में मानता है और संदर्भ-शैक्षणिक है, न कि नैदानिक मार्गदर्शन।

Core questions

• गैर-कोडिंग आरएनए के कौन से वर्ग जीन अभिव्यक्ति को विनियमित करते हैं, और वे कैसे भिन्न होते हैं?
• छोटे आरएनए आरएनए इंटरफेरेंस और माइक्रोआरएनए मार्ग के माध्यम से अनुक्रम-विशिष्ट साइलेंसिंग कैसे प्राप्त करते हैं?
• लंबे गैर-कोडिंग आरएनए प्रतिलेखन, क्रोमेटिन और आणविक परिसरों को कैसे प्रभावित करते हैं?
• नियामक आरएनए की खोज ने जीनोम के दृष्टिकोण को कैसे बदला?

Key concepts

• माइक्रोआरएनए (miRNA)
• स्मॉल इंटरफेयरिंग आरएनए (siRNA)
• आरएनए इंटरफेरेंस और साइलेंसिंग कॉम्प्लेक्स
• लॉन्ग नॉन-कोडिंग आरएनए (lncRNA)
• अनुक्रम-विशिष्ट जीन साइलेंसिंग
• मचान और मार्गदर्शक के रूप में आरएनए
• प्रतिस्पर्धी एंडोजेनस आरएनए / माइक्रोआरएनए स्पंजिंग

Key theories

आरएनए इंटरफेरेंस

डबल-स्ट्रैंडेड आरएनए को छोटे गाइड में संसाधित किया जाता है जो पूरक प्रतिलेखों के अनुक्रम-विशिष्ट साइलेंसिंग को निर्देशित करते हैं; इस प्रसंस्करण को शुरू करने वाले राइबोन्यूक्लिएस की पहचान करने से माइक्रोआरएनए और छोटे इंटरफेयरिंग आरएनए द्वारा साझा किए गए एक संरक्षित छोटे-आरएनए साइलेंसिंग मार्ग को परिभाषित करने में मदद मिली।

Mechanisms

छोटे नियामक आरएनए तब उत्पन्न होते हैं जब लंबे डबल-स्ट्रैंडेड या हेयरपिन अग्रदूतों को राइबोन्यूक्लिएस द्वारा छोटे डुप्लेक्स में काटा जाता है; एक स्ट्रैंड को एक प्रभावक परिसर में लोड किया जाता है जो पूरक लक्ष्य एमआरएनए को पहचानने और उनके क्लीवेज या अनुवादकीय दमन को निर्देशित करने के लिए बेस-पेयरिंग का उपयोग करता है। यह आरएनए-इंटरफेरेंस तर्क छोटे इंटरफेयरिंग आरएनए और माइक्रोआरएनए द्वारा साझा किया जाता है, बाद वाला कई लक्ष्य जीनों की अभिव्यक्ति को ट्यून करने के लिए जीनोम में एन्कोड किया जाता है। लंबे गैर-कोडिंग आरएनए तंत्रों की एक विस्तृत श्रृंखला के माध्यम से कार्य करते हैं—ऐसी संरचनाओं में फोल्डिंग जो क्रोमेटिन संशोधकों को भर्ती करती हैं, प्रोटीन को विशिष्ट जीनोमिक साइटों पर निर्देशित करती हैं, या मचान और डिकॉय के रूप में कार्य करती हैं—ताकि आरएनए सीधे प्रतिलेखन और जीनोम संगठन को विनियमित करने में भाग ले। साथ में ये आरएनए दिखाते हैं कि जीनोम का अधिकांश नियामक उत्पादन प्रोटीन के बजाय आरएनए है।

Clinical relevance

गैर-कोडिंग आरएनए का बायोमार्कर और चिकित्सीय लक्ष्यों या एजेंटों के रूप में अध्ययन किया जाता है, और आरएनए-इंटरफेरेंस मार्ग जीन-साइलेंसिंग दवाओं के एक वर्ग का आधार है। यह प्रविष्टि उस जीव विज्ञान को शैक्षिक पृष्ठभूमि के रूप में वर्णित करती है और व्यक्तिगत निदान या उपचार का आधार नहीं है।

History

कृमियों में छोटे नियामक आरएनए की खोज और यह प्रदर्शन कि डबल-स्ट्रैंडेड आरएनए शक्तिशाली अनुक्रम-विशिष्ट साइलेंसिंग (आरएनए इंटरफेरेंस) को ट्रिगर करता है, ने एक ऐसा क्षेत्र खोला जो माइक्रोआरएनए, छोटे इंटरफेयरिंग आरएनए और लंबे गैर-कोडिंग आरएनए के विशाल भंडार को समाहित करने के लिए विकसित हुआ। अगले दशकों में इस 'गैर-कोडिंग आरएनए क्रांति' ने इस धारणा को उलट दिया कि विनियमन मुख्य रूप से प्रोटीन द्वारा किया जाता है।

Debates

अन्य आरएनए द्वारा माइक्रोआरएनए स्पंजिंग कितनी व्यापक और कार्यात्मक है?

कुछ लंबे गैर-कोडिंग और गोलाकार आरएनए को प्रतिस्पर्धी एंडोजेनस आरएनए के रूप में कार्य करने का प्रस्ताव दिया गया है जो माइक्रोआरएनए को अलग करते हैं, लेकिन एंडोजेनस अभिव्यक्ति स्तरों पर इस 'स्पंज' प्रभाव का शारीरिक महत्व अभी भी बहस का विषय है।

Key figures

• Victor Ambros
• Gary Ruvkun
• Andrew Fire
• Craig Mello
• Gregory Hannon

Seminal works

• bernstein-2001
• carthew-2009
• cech-2014

Frequently asked questions

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

वे नियामक और संरचनात्मक या उत्प्रेरक अणुओं के रूप में कार्य करते हैं—उदाहरण के लिए, छोटे आरएनए आरएनए इंटरफेरेंस के माध्यम से विशिष्ट संदेशों को शांत करते हैं, और लंबे गैर-कोडिंग आरएनए प्रतिलेखन और क्रोमेटिन को नियंत्रित करने में मदद करते हैं।

माइक्रोआरएनए और छोटे इंटरफेयरिंग आरएनए में क्या अंतर है?

दोनों छोटे आरएनए हैं जो एक ही मुख्य मशीनरी के माध्यम से साइलेंसिंग का मार्गदर्शन करते हैं; माइक्रोआरएनए कई एंडोजेनस जीनों को विनियमित करने के लिए जीनोम में एन्कोड किए जाते हैं, जबकि छोटे इंटरफेयरिंग आरएनए आमतौर पर लंबे डबल-स्ट्रैंडेड आरएनए से उत्पन्न होते हैं और अत्यधिक पूरक लक्ष्यों को शांत करते हैं।