एंजाइम अभिव्यक्ति का प्रतिलेखन नियंत्रण

एंजाइम अभिव्यक्ति का प्रतिलेखन नियंत्रण इस बात का विनियमन है कि एक कोशिका कितना एंजाइम बनाती है, जो इसे एन्कोड करने वाले जीनों के प्रतिलेखन को समायोजित करके किया जाता है। पोषण, हार्मोनल और विकासात्मक संकेतों के जवाब में एंजाइम जीनों को ऊपर या नीचे करके, कोशिकाएं सेकंड के बजाय घंटों में मौजूद एंजाइम की मात्रा को बदल देती हैं, जो एलोस्टेरी और सहसंयोजक संशोधन द्वारा गतिविधि के तीव्र नियंत्रण का पूरक है।

Definition

एंजाइम अभिव्यक्ति का प्रतिलेखन नियंत्रण एंजाइम की प्रचुरता का विनियमन है जो एंजाइम-एन्कोडिंग जीनों के प्रतिलेखन की दर को नियंत्रित करके प्राप्त किया जाता है, आमतौर पर नियामक डीएनए तत्वों को बांधने वाले प्रतिलेखन कारकों और उन जीनों की क्रोमेटिन स्थिति के माध्यम से, जिससे यह निर्धारित होता है कि कितना एंजाइम प्रोटीन संश्लेषित होता है।

Scope

यह प्रविष्टि जीन अभिव्यक्ति के माध्यम से एंजाइम की प्रचुरता को विनियमित करने के तर्क को शामिल करती है, जिसमें प्रतिलेखन कारक, प्रतिक्रिया तत्व, क्रोमेटिन स्थिति और पोस्ट-ट्रांसलेशनल तंत्रों के सापेक्ष इस नियंत्रण का धीमा समय-पैमाना शामिल है। यह एंजाइम विनियमन में एक संदर्भ विषय है और कोई नैदानिक या चिकित्सीय मार्गदर्शन नहीं देता है।

Core questions

• एंजाइम जीन के प्रतिलेखन को बदलने से चयापचय कैसे विनियमित होता है?
• प्रतिलेखन नियंत्रण एलोस्टेरिक या सहसंयोजक नियंत्रण से धीमा क्यों है?
• प्रतिलेखन कारक चयापचय स्थिति को कैसे समझते हैं और एंजाइम संश्लेषण को कैसे समायोजित करते हैं?
• क्रोमेटिन संरचना एंजाइम जीन की अभिव्यक्ति को कैसे प्रभावित करती है?

Key concepts

• प्रतिलेखन कारक और प्रतिक्रिया तत्व
• प्रेरक बनाम संवैधानिक एंजाइम जीन
• एंजाइम प्रचुरता का प्रतिक्रिया नियंत्रण
• क्रोमेटिन संशोधन और पहुंच
• हार्मोनल और पोषण संबंधी प्रेरण
• पोस्ट-ट्रांसलेशनल नियंत्रण के सापेक्ष धीमा समय-पैमाना

Key theories

चयापचय एंजाइमों का स्टेरोल-विनियमित प्रतिलेखन

ब्राउन और गोल्डस्टीन ने दिखाया कि SREBP प्रतिलेखन कारक झिल्ली में रहते हैं और जब स्टेरोल कम होते हैं तो विनियमित प्रोटियोलिसिस द्वारा जारी होते हैं, फिर कोलेस्ट्रॉल- और फैटी-एसिड-संश्लेषण एंजाइमों के लिए जीनों के प्रतिलेखन को सक्रिय करते हैं, जो प्रतिलेखन के स्तर पर एंजाइम की प्रचुरता के प्रतिक्रिया नियंत्रण को दर्शाता है।

Mechanisms

कितना एंजाइम मौजूद है, इसे बदलने के लिए, कोशिकाएं संबंधित जीनों के प्रतिलेखन को विनियमित करती हैं। अनुक्रम-विशिष्ट प्रतिलेखन कारक एक जीन के पास नियामक डीएनए तत्वों को बांधते हैं और प्रतिलेखन मशीनरी को भर्ती या अवरुद्ध करते हैं, जिससे मैसेंजर आरएनए और इसलिए एंजाइम प्रोटीन का उत्पादन बढ़ता या घटता है। ये कारक अक्सर सेंसर के रूप में कार्य करते हैं: हार्मोन, पोषक तत्व और मेटाबोलाइट्स उनकी गतिविधि को बदलते हैं, जैसा कि SREBP प्रणाली में होता है, जहां कम स्टेरोल विनियमित प्रोटियोलिसिस को ट्रिगर करते हैं जो लिपिड-संश्लेषण एंजाइमों को चालू करने के लिए एक सक्रिय प्रतिलेखन कारक जारी करता है। एंजाइम जीनों की पहुंच को क्रोमेटिन संशोधनों द्वारा आगे नियंत्रित किया जाता है, जो डीएनए के क्षेत्रों को प्रतिलेखन के लिए खोलते या बंद करते हैं। क्योंकि इस नियंत्रण के लिए mRNA और प्रोटीन के संश्लेषण और टर्नओवर की आवश्यकता होती है, यह घंटों तक संचालित होता है और मांग में निरंतर परिवर्तनों के लिए स्थिर-राज्य एंजाइम स्तरों को समायोजित करता है; डाउनस्ट्रीम ट्रांसलेशनल नियंत्रण प्रोटीन संश्लेषण की दर पर एक अतिरिक्त स्तर जोड़ता है।

Clinical relevance

कई हार्मोनल और चयापचय अनुकूलन, और कई दवा वर्गों की क्रिया, एंजाइम जीनों के प्रतिलेखन को बदलकर काम करती है, इसलिए यह नियंत्रण चिकित्सा में जैव रसायन के लिए मूलभूत है। यह प्रविष्टि संदर्भ के लिए तंत्र का वर्णन करती है और निदान या उपचार निर्णयों का आधार नहीं है।

History

एंजाइमों का विनियमित संश्लेषण सबसे पहले बीसवीं सदी के मध्य में प्रेरक और दमनकारी ऑपेरॉन के अध्ययनों के माध्यम से बैक्टीरिया में स्थापित किया गया था, जिसने दिखाया कि जीन प्रतिलेखन को पोषक तत्वों के जवाब में स्विच किया जा सकता है। यूकेरियोट्स में, विशिष्ट प्रतिलेखन कारकों और प्रतिक्रिया तत्वों की खोज ने सिद्धांत को चयापचय एंजाइमों के नियंत्रण तक बढ़ाया, जिसका उदाहरण ब्राउन और गोल्डस्टीन के SREBP मार्ग द्वारा दिया गया है। क्रोमेटिन संशोधन की पहचान, कौजाराइड्स द्वारा संश्लेषित, ने एक एपिजेनेटिक परत जोड़ी, जबकि अनुवाद दीक्षा पर काम ने यह तस्वीर व्यापक की कि एंजाइम की प्रचुरता कैसे निर्धारित होती है।

Key figures

• Michael Brown
• Joseph Goldstein
• Tony Kouzarides
• Nahum Sonenberg

Seminal works

• brown-goldstein-1997
• kouzarides-2007

Frequently asked questions

एंजाइम के एलोस्टेरिक नियंत्रण से प्रतिलेखन नियंत्रण कैसे भिन्न है?

एलोस्टेरिक नियंत्रण पहले से मौजूद एंजाइम अणुओं की गतिविधि को सेकंड के भीतर बदल देता है, जबकि प्रतिलेखन नियंत्रण यह बदलता है कि कोशिका कितने एंजाइम अणु बनाती है, जो घंटों तक कार्य करता है।

एक प्रेरक एंजाइम क्या है?

यह एक एंजाइम है जिसका जीन केवल तभी प्रतिलेखित और अनुवादित होता है जब एक विशिष्ट संकेत मौजूद होता है, इसलिए कोशिका को जब एंजाइम की आवश्यकता होती है तभी वह इसे उत्पन्न करती है, न कि हर समय।