आरएनए स्प्लिसिंग और वैकल्पिक स्प्लिसिंग

स्प्लिसिंग वह प्रक्रिया है जो एक प्री-एमआरएनए (pre-mRNA) से इंट्रॉन (introns) को हटाती है और शेष एक्सॉन (exons) को एक सतत कोडिंग अनुक्रम में जोड़ती है। जब एक ही प्री-एमआरएनए को एक से अधिक तरीकों से स्प्लिस किया जा सकता है—वैकल्पिक स्प्लिसिंग (alternative splicing)—तो एक एकल जीन कई अलग-अलग एमआरएनए (mRNAs) और प्रोटीन (proteins) को जन्म दे सकता है, जिससे जीनोम (genome) की कोडिंग क्षमता का अत्यधिक विस्तार होता है और जीन विनियमन की एक प्रमुख परत प्रदान होती है।

Definition

आरएनए स्प्लिसिंग (RNA splicing) एक प्री-एमआरएनए में इंट्रॉन को हटाना और एक्सॉन का बंधन है ताकि एक परिपक्व कोडिंग अनुक्रम बन सके; वैकल्पिक स्प्लिसिंग (alternative splicing) विभिन्न स्प्लिस साइटों का विनियमित उपयोग है ताकि एक जीन कई एमआरएनए और प्रोटीन आइसोफॉर्म (isoforms) उत्पन्न कर सके।

Scope

यह विषय स्प्लिसियोसोम (spliceosome) द्वारा प्री-एमआरएनए स्प्लिसिंग की रसायन विज्ञान और मशीनरी, वैकल्पिक स्प्लिसिंग के पैटर्न और विनियमन, प्रोटिओम (proteome) विविधता में इसके योगदान, और उत्प्रेरक पूर्ववृत्त के रूप में स्व-स्प्लिसिंग इंट्रॉन (self-splicing introns) को शामिल करता है। यह स्प्लिसिंग को आणविक जीव विज्ञान के भीतर एक नियामक और संरचनात्मक विषय के रूप में मानता है और संदर्भ-शैक्षणिक है, न कि नैदानिक मार्गदर्शन।

Core questions

• स्प्लिसियोसोम एक्सॉन-इंट्रॉन सीमाओं को कैसे पहचानता है और इंट्रॉन हटाने को उत्प्रेरित करता है?
• वैकल्पिक स्प्लिसिंग एक जीन को कई प्रोटीन को एन्कोड करने की अनुमति कैसे देती है?
• कौन से संकेत और नियामक प्रोटीन नियंत्रित करते हैं कि कौन सी स्प्लिस साइटें उपयोग की जाती हैं?
• स्प्लिसिंग त्रुटियां और अविनियमन रोग में कैसे योगदान करते हैं?

Key concepts

• इंट्रॉन और एक्सॉन
• स्प्लिसियोसोम (छोटे परमाणु राइबोन्यूक्लियोप्रोटीन)
• 5' और 3' स्प्लिस साइटें और ब्रांच पॉइंट
• एक्सॉन स्किपिंग और वैकल्पिक स्प्लिस-साइट चुनाव
• स्प्लिसिंग नियामक प्रोटीन (जैसे एसआर और एचएनआरएनपी परिवार)
• आइसोफॉर्म विविधता और प्रोटिओम विस्तार
• स्व-स्प्लिसिंग इंट्रॉन

Key theories

स्प्लिसिंग में उत्प्रेरक आरएनए

यह खोज कि एक समूह I इंट्रॉन प्रोटीन के बिना खुद को हटा सकता है, ने स्थापित किया कि आरएनए स्प्लिसिंग के फॉस्फोरिल-ट्रांसफर रसायन विज्ञान को उत्प्रेरित कर सकता है, जो स्प्लिसियोसोम के आरएनए-केंद्रित उत्प्रेरक कोर का पूर्वाभास देता है।

Mechanisms

अधिकांश प्री-एमआरएनए स्प्लिसिंग स्प्लिसियोसोम द्वारा की जाती है, जो छोटे परमाणु राइबोन्यूक्लियोप्रोटीन (small nuclear ribonucleoproteins) और प्रोटीन का एक बड़ा गतिशील परिसर है जो प्रत्येक इंट्रॉन पर इकट्ठा होता है, 5' स्प्लिस साइट (5' splice site), ब्रांच पॉइंट (branch point), और 3' स्प्लिस साइट (3' splice site) को पहचानता है, और दो ट्रांसएस्टरीफिकेशन (transesterification) प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करता है जो इंट्रॉन को एक लैरियट (lariat) के रूप में हटाते हैं और आसन्न एक्सॉन को जोड़ते हैं। कौन सी साइटें चुनी जाती हैं यह निश्चित नहीं है: नियामक प्रोटीन (regulatory proteins) जो एन्हांसर (enhancer) और साइलेंसर (silencer) अनुक्रमों से बंधते हैं, मशीनरी को विशेष एक्सॉन को शामिल करने या छोड़ने की ओर पक्षपाती करते हैं, जिससे कोशिका-प्रकार- और विकासात्मक-चरण-विशिष्ट तरीके से वैकल्पिक आइसोफॉर्म उत्पन्न होते हैं। कशेरुकी जीनोम (vertebrate genomes) में, वैकल्पिक स्प्लिसिंग व्यापक है और ट्रांसक्रिप्टोम (transcriptome) और प्रोटिओम विविधता का एक प्रमुख स्रोत है। स्प्लिसिंग की रसायन विज्ञान में स्व-स्प्लिसिंग इंट्रॉन में एक उत्प्रेरक-आरएनए (catalytic-RNA) पूर्ववृत्त है, जो स्प्लिसियोसोम के बिना खुद को हटाते हैं।

Clinical relevance

उत्परिवर्तन (mutations) जो स्प्लिस साइटों या स्प्लिसिंग नियामकों को बाधित करते हैं, कई आनुवंशिक रोगों और कैंसर का कारण बनते हैं या उन्हें संशोधित करते हैं, और स्प्लिस-मॉड्यूलेटिंग अणु (splice-modulating molecules) एक चिकित्सीय रणनीति बन गए हैं। यह प्रविष्टि उस जीव विज्ञान को शैक्षिक पृष्ठभूमि के रूप में प्रस्तुत करती है और व्यक्तिगत निदान या उपचार का आधार नहीं है।

History

1970 के दशक के अंत में यह खोज कि जीन एक्सॉन और इंट्रॉन में विभाजित होते हैं, ने इंट्रॉन को हटाने के लिए एक तंत्र का संकेत दिया, और बाद में स्प्लिसियोसोम को जिम्मेदार मशीन के रूप में वर्णित किया गया। यह पहचान कि स्प्लिसिंग वैकल्पिक पैटर्न में हो सकती है, ने इसे केवल एक परिपक्वता कदम से एक केंद्रीय नियामक तंत्र में बदल दिया, और जीनोम-व्यापी अध्ययनों ने बाद में दिखाया कि कशेरुकी ट्रांसक्रिप्टोम इसका कितना व्यापक रूप से उपयोग करते हैं। स्व-स्प्लिसिंग इंट्रॉन की पहले की खोज ने दिखाया कि अंतर्निहित रसायन विज्ञान आरएनए-उत्प्रेरित हो सकता है।

Key figures

• Phillip Sharp
• Richard Roberts
• Thomas Cech
• Adrian Krainer
• Benjamin Blencowe

Seminal works

• kruger-1982
• nilsen-2010
• barbosa-morais-2012

Frequently asked questions

स्प्लिसिंग और वैकल्पिक स्प्लिसिंग में क्या अंतर है?

स्प्लिसिंग इंट्रॉन को हटाती है और एक्सॉन को जोड़कर एक परिपक्व एमआरएनए बनाती है; वैकल्पिक स्प्लिसिंग तब होती है जब एक ही प्री-एमआरएनए को एक से अधिक तरीकों से स्प्लिस किया जाता है, जिससे एक जीन कई अलग-अलग एमआरएनए और प्रोटीन आइसोफॉर्म उत्पन्न कर सकता है।

अधिकांश प्री-एमआरएनए स्प्लिसिंग कौन सी मशीन करती है?

स्प्लिसियोसोम, छोटे परमाणु राइबोन्यूक्लियोप्रोटीन और संबंधित प्रोटीन का एक बड़ा परिसर जो स्प्लिस साइटों को पहचानता है और इंट्रॉन हटाने को उत्प्रेरित करता है।