अनुलेखन-पश्च और अनुवादन-पश्च नियंत्रण

आरएनए के अनुलेखन और प्रोटीन के संश्लेषण के बाद भी जीन अभिव्यक्ति का नियमन जारी रहता है। अनुलेखन-पश्च नियंत्रण आरएनए के प्रसंस्करण, परिवहन और भाग्य को आकार देता है, जबकि अनुवादन-पश्च नियंत्रण तैयार प्रोटीन को संशोधित करता है, स्थानीयकृत करता है और निम्नीकृत करता है — ये सभी मिलकर कार्यात्मक जीन उत्पादों की पहचान और मात्रा को अनुलेखन द्वारा निर्धारित मात्रा से कहीं अधिक सूक्ष्मता से समायोजित करते हैं।

Definition

अनुलेखन-पश्च और अनुवादन-पश्च नियंत्रण में वे नियामक प्रक्रियाएँ शामिल हैं जो अनुलेखन के बाद आरएनए (प्रसंस्करण, संशोधन, स्थिरता और अनुवाद) और संश्लेषण के बाद प्रोटीन (सहसंयोजक संशोधन, स्थानीयकरण और निम्नीकरण) पर कार्य करती हैं ताकि सक्रिय जीन उत्पादों के अंतिम पूरक को निर्धारित किया जा सके।

Scope

यह विषय अनुलेखन-पश्च घटनाओं जैसे वैकल्पिक स्प्लिसिंग, आरएनए संपादन, आरएनए-बाध्यकारी प्रोटीन और छोटे नियामक आरएनए की क्रिया, और अनुवादन-पश्च घटनाओं जैसे सहसंयोजक प्रोटीन संशोधन (विशेष रूप से फॉस्फोरिलेशन) और यूबिक्विटिन-प्रोटीसोम प्रणाली के माध्यम से विनियमित प्रोटीन निम्नीकरण को शामिल करता है। यह एक यांत्रिक आणविक विषय है और नैदानिक ​​मार्गदर्शन नहीं है।

Core questions

• एक जीन कई अलग-अलग प्रोटीन उत्पाद कैसे उत्पन्न करता है?
• एक प्रोटीन के बनने के बाद उसकी गतिविधि को कैसे चालू या बंद किया जाता है?
• कोशिका उन प्रोटीनों को तेजी से कैसे हटाती है जिनकी अब आवश्यकता नहीं है?
• आरएनए-बाध्यकारी प्रोटीन और छोटे आरएनए प्रतिलेखों के भाग्य को कैसे आकार देते हैं?

Key concepts

• वैकल्पिक स्प्लिसिंग
• आरएनए संपादन और आरएनए का रासायनिक संशोधन
• आरएनए-बाध्यकारी प्रोटीन
• माइक्रोआरएनए द्वारा विनियमन
• प्रोटीन फॉस्फोरिलेशन और अन्य सहसंयोजक संशोधन
• यूबिक्विटिन-प्रोटीसोम निम्नीकरण
• विनियमित प्रोटीन स्थानीयकरण

Mechanisms

अनुलेखन के बाद, एक प्राथमिक प्रतिलेख (primary transcript) संसाधित होता है और विशिष्ट मैसेंजर आरएनए (messenger RNAs) उत्पन्न करने के लिए वैकल्पिक तरीकों से स्प्लिस किया जा सकता है, जिससे एक ही जीन से प्रोटीन की विविधता बढ़ती है; आरएनए संपादन और संशोधन प्रतिलेखों को और अधिक विविध बनाते हैं। आरएनए-बाध्यकारी प्रोटीन, मॉड्यूलर डोमेन (modular domains) के माध्यम से अनुक्रम और संरचनात्मक विशेषताओं को पहचानते हुए, स्प्लिसिंग, परिवहन, स्थानीयकरण, स्थिरता और अनुवाद को नियंत्रित करते हैं, और माइक्रोआरएनए (microRNAs) जैसे छोटे आरएनए लक्षित प्रतिलेखों को दबाते हैं। एक बार जब एक प्रोटीन संश्लेषित हो जाता है, तो उसके कार्य को अनुवादन-पश्च रूप से विनियमित किया जाता है: प्रतिवर्ती सहसंयोजक संशोधन, जिनमें प्रोटीन किनेज (protein kinases) के बड़े परिवार द्वारा फॉस्फोरिलेशन (phosphorylation) सबसे व्यापक है, गतिविधि, अंतःक्रियाओं या स्थानीयकरण को बदलते हैं। प्रोटीन की प्रचुरता को विनियमित विनाश द्वारा भी नियंत्रित किया जाता है — यूबिक्विटिन (ubiquitin) के साथ प्रोटीन को टैग करना उन्हें प्रोटीसोम (proteasome) द्वारा निम्नीकरण के लिए चिह्नित करता है, जो एक प्रोटीन की क्रिया को समाप्त करने का एक तीव्र और चयनात्मक साधन प्रदान करता है। ये तंत्र मिलकर निर्धारित करते हैं कि कौन से जीन उत्पाद मौजूद हैं, किस रूप में, और कब तक।

Clinical relevance

स्प्लिसिंग, प्रोटीन संशोधन और यूबिक्विटिन-प्रोटीसोम प्रणाली में दोष कई बीमारियों से जुड़े हुए हैं, और ये तंत्र इस बात के लिए केंद्रीय हैं कि कोशिकाएं सिग्नलिंग और प्रोटीन गुणवत्ता को कैसे नियंत्रित करती हैं। यह प्रविष्टि शैक्षिक पृष्ठभूमि है और व्यक्तिगत नैदानिक ​​या उपचार निर्णयों का आधार नहीं है।

History

बीसवीं सदी के अंत तक, यह दिखाया गया कि जीन अभिव्यक्ति को अनुलेखन से कहीं अधिक नियंत्रित किया जाता है: वैकल्पिक स्प्लिसिंग को एकल जीनों से प्रोटीन को विविध बनाने के लिए पाया गया, यूबिक्विटिन-प्रोटीसोम प्रणाली (2004 के रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित कार्य) को हर्शको और सिएचानोवर द्वारा चित्रित किया गया, और प्रोटीन फॉस्फोरिलेशन एक प्रमुख नियामक संशोधन के रूप में उभरा। मैनिंग और सहयोगियों की मानव किनोम (kinome) (2002) की सूची जैसे जीनोम-स्केल सर्वेक्षण, आरएनए-बाध्यकारी प्रोटीन की समीक्षा, और माइक्रोआरएनए विनियमन की खोज ने अनुलेखन-पश्च और अनुवादन-पश्च तस्वीर को विस्तृत किया।

Key figures

• Aaron Ciechanover
• Avram Hershko
• Tony Hunter
• David Bartel

Seminal works

• hershko-ciechanover-1998
• manning-2002
• bartel-2009

Frequently asked questions

एक जीन एक से अधिक प्रोटीन कैसे उत्पन्न कर सकता है?

वैकल्पिक स्प्लिसिंग जीन के एक्सॉन (exons) को विभिन्न संयोजनों में जोड़ सकती है, और आरएनए संपादन और संशोधन आगे भिन्नता जोड़ते हैं, जिससे एक ही जीन कई विशिष्ट मैसेंजर आरएनए और प्रोटीन उत्पाद उत्पन्न कर सकता है।

एक प्रोटीन की गतिविधि को बनने के बाद कैसे नियंत्रित किया जाता है?

अनुवादन-पश्च तंत्रों जैसे प्रतिवर्ती सहसंयोजक संशोधन (उदाहरण के लिए फॉस्फोरिलेशन), स्थानीयकरण में परिवर्तन, और यूबिक्विटिन-प्रोटीसोम प्रणाली द्वारा विनियमित निम्नीकरण के माध्यम से।