प्रतिलेखन और जीन अभिव्यक्ति

प्रतिलेखन वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा डीएनए जीन के अनुक्रम को डीएनए-निर्भर आरएनए पॉलीमरेज़ द्वारा आरएनए में कॉपी किया जाता है, और यह वह मुख्य चरण है जिस पर जीन अभिव्यक्ति को नियंत्रित किया जाता है। यह क्षेत्र प्रतिलेखन की आणविक मशीनरी और नियामक तर्क को व्यवस्थित करता है: पॉलीमरेज़ जीन कैसे ढूंढते हैं, नियामक अनुक्रम और प्रोटीन जीन को कैसे चालू या बंद करते हैं, और संश्लेषण कैसे शुरू होता है, बना रहता है और बंद होता है।

Definition

आनुवंशिक प्रतिलेखन, डीएनए-निर्देशित आरएनए पॉलीमरेज़ द्वारा उत्प्रेरित डीएनए टेम्पलेट पर आरएनए का जैवसंश्लेषण है; जीन अभिव्यक्ति एक व्यापक प्रक्रिया है जिसके द्वारा एक जीन में जानकारी को, प्रतिलेखन से शुरू होकर, एक कार्यात्मक उत्पाद में परिवर्तित किया जाता है।

Scope

यह क्षेत्र प्रतिलेखन के मुख्य चरणों (शुरुआत, विस्तार, समापन) और उन पर कार्य करने वाली नियामक परतों को शामिल करता है, जिसमें जीवाणु और यूकेरियोटिक दोनों प्रणालियाँ शामिल हैं। इसके विषय आरएनए पॉलीमरेज़ एंजाइम, प्रमोटर और सिस-एक्टिंग डीएनए तत्वों, ट्रांस-एक्टिंग प्रतिलेखन कारकों, समापन और क्षीणन, और बहु-उपइकाई यूकेरियोटिक प्रतिलेखन मशीनरी का इलाज करते हैं। यह तंत्रों का एक संदर्भ और शैक्षिक मानचित्र है, न कि नैदानिक मार्गदर्शन।

Sub-topics

• यूकैरियोटिक प्रतिलेखन मशीनरी
• प्रमोटर और सिस-एक्टिंग तत्व
• आरएनए पॉलीमरेज़ और प्रतिलेखन प्रारंभन
• प्रतिलेखन कारक और ट्रांस-एक्टिंग विनियमन
• प्रतिलेखन समापन और क्षीणन

Core questions

• आरएनए पॉलीमरेज़ कैसे पहचानता है कि जीनोम पर आरएनए का संश्लेषण कहाँ से शुरू करना है?
• कौन से डीएनए अनुक्रम और प्रोटीन यह निर्धारित करते हैं कि एक जीन का प्रतिलेखन होता है, और कितनी मजबूती से?
• प्रतिलेखन की शुरुआत, निरंतरता और समाप्ति को यांत्रिक रूप से कैसे नियंत्रित किया जाता है?
• यूकेरियोटिक प्रतिलेखन उपकरण जीवाणु वाले से कैसे भिन्न होता है, और यह अधिक विस्तृत क्यों है?

Key concepts

• डीएनए-निर्भर आरएनए पॉलीमरेज़
• शुरुआत, विस्तार और समाप्ति
• प्रमोटर और सिस-एक्टिंग तत्व
• प्रतिलेखन कारक (ट्रांस-एक्टिंग)
• टेम्पलेट और कोडिंग स्ट्रैंड
• आरएनए प्रसंस्करण के लिए प्रतिलेखन का युग्मन

Key theories

जीन विनियमन का ऑपेरॉन मॉडल

जैकब और मोनोड ने प्रस्तावित किया कि जीवाणु जीन समन्वित रूप से विनियमित इकाइयों (ऑपेरॉन) में व्यवस्थित होते हैं जिनका प्रतिलेखन ऑपरेटर अनुक्रमों को बांधने वाले नियामक प्रोटीन द्वारा नियंत्रित होता है, जो प्रतिलेखन के ट्रांस-एक्टिंग विनियमन के लिए वैचारिक आधार स्थापित करता है।

कई यूकेरियोटिक आरएनए पॉलीमरेज़

रोएडर और रटर ने दिखाया कि यूकेरियोट्स में कई अलग-अलग परमाणु डीएनए-निर्भर आरएनए पॉलीमरेज़ (बाद में Pol I, II और III नाम दिया गया) होते हैं जिनकी अलग-अलग टेम्पलेट विशिष्टताएं होती हैं, जो यूकेरियोटिक प्रतिलेखन में कार्य के विभाजन को फ्रेम करती हैं।

Mechanisms

प्रतिलेखन एक प्रमोटर की पहचान, एक खुले कॉम्प्लेक्स का निर्माण जिसमें डीएनए स्ट्रैंड अलग होते हैं, एक स्ट्रैंड को टेम्पलेट के रूप में उपयोग करके 5' से 3' दिशा में आरएनए का संश्लेषण, और समापन जो प्रतिलेख और पॉलीमरेज़ को छोड़ता है, के माध्यम से आगे बढ़ता है। इन चरणों पर विनियमन स्तरित होता है: सिस-एक्टिंग डीएनए अनुक्रम बाइंडिंग साइट प्रदान करते हैं, और ट्रांस-एक्टिंग प्रोटीन पॉलीमरेज़ को भर्ती करने, सक्रिय करने या दबाने के लिए संकेतों को एकीकृत करते हैं। बैक्टीरिया में एक एकल कोर पॉलीमरेज़ विनिमेय सिग्मा कारकों के साथ कई प्रमोटरों को पढ़ता है; यूकेरियोट्स में तीन परमाणु पॉलीमरेज़ काम को विभाजित करते हैं और सामान्य और जीन-विशिष्ट कारकों के बड़े असेंबली की आवश्यकता होती है, जो प्रतिलेखन को क्रोमेटिन स्थिति और आरएनए प्रसंस्करण से जोड़ते हैं।

Clinical relevance

चूंकि प्रतिलेखन जीन अभिव्यक्ति का मुख्य नियंत्रण बिंदु है, इसकी गलत विनियमन कई रोग प्रक्रियाओं को रेखांकित करती है, और प्रतिलेखन कारकों और उनके मार्गों को संभावित दवा लक्ष्यों के एक प्रमुख वर्ग के रूप में अध्ययन किया जाता है। यह क्षेत्र उन तंत्रों का संदर्भ स्तर पर वर्णन करता है और व्यक्तिगत निदान या उपचार का आधार नहीं है।

History

प्रतिलेखन का आणविक अध्ययन जैकब और मोनोड के 1961 के ऑपेरॉन मॉडल से विकसित हुआ, जिसने समझाया कि जीन कैसे चालू और बंद होते हैं, और रोएडर और रटर द्वारा 1960 के दशक के अंत में खोज से कि यूकेरियोट्स में कई आरएनए पॉलीमरेज़ होते हैं। बाद के दशकों ने एंजाइमोलॉजी, संरचनाओं और नियामक नेटवर्कों को हल किया जो अब इस क्षेत्र के तहत व्यवस्थित हैं।

Key figures

• François Jacob
• Jacques Monod
• Robert G. Roeder
• Roger Kornberg

Seminal works

• jacob-monod-1961
• roeder-rutter-1969
• lee-young-2013

Frequently asked questions

प्रतिलेखन और जीन अभिव्यक्ति में क्या अंतर है?

प्रतिलेखन डीएनए को आरएनए में कॉपी करने का विशिष्ट चरण है; जीन अभिव्यक्ति एक जीन की जानकारी को एक कार्यात्मक उत्पाद में बदलने की पूरी प्रक्रिया है, जिसमें प्रतिलेखन पहला और सबसे अधिक विनियमित चरण है।

प्रतिलेखन जीन विनियमन का मुख्य बिंदु क्यों है?

यह नियंत्रित करना कि कितना आरएनए बनता है, कोशिकाओं के लिए प्रोटीन के स्तर को निर्धारित करने का एक कुशल तरीका है, इसलिए कोशिकाएं अधिकांश नियामक मशीनरी को प्रतिलेखन चरण में निवेश करती हैं न कि बाद के चरणों में।