अनुवादन निष्ठा और त्रुटि दर

अनुवादन निष्ठा वह सटीकता है जिसके साथ राइबोसोम एक मैसेंजर आरएनए अनुक्रम को अमीनो एसिड के सही अनुक्रम में परिवर्तित करता है। प्रति कुछ हजार कोडोन पर एक गलती की औसत त्रुटि दर के बावजूद, निष्ठा कई चयन और प्रूफरीडिंग चरणों के माध्यम से प्राप्त की जाती है, और इसकी सीमाएं प्रोटीन की गुणवत्ता और कोडिंग अनुक्रमों के विकास को आकार देती हैं।

Definition

अनुवादन निष्ठा वह डिग्री है जिस तक प्रोटीन संश्लेषण mRNA कोडोन अनुक्रम द्वारा निर्दिष्ट अमीनो एसिड को शामिल करता है; त्रुटि दर प्रति अनुदित कोडोन में गलत अमीनो-एसिड समावेशन (या अन्य मिसकोडिंग घटनाओं) की आवृत्ति है।

Scope

यह प्रविष्टि बताती है कि राइबोसोम और अमीनोएसिल-टीआरएनए सिंथेटेज़ सही सब्सट्रेट्स का चयन कैसे करते हैं, काइनेटिक प्रूफरीडिंग त्रुटियों को कैसे कम करती है, अनुवादन त्रुटि की विशिष्ट मात्रा और प्रकार, और गलत अनुवादन के जैविक परिणाम। यह अनुवादन सटीकता को एक आणविक विषय के रूप में मानता है और नैदानिक निर्णय लेने पर विचार नहीं करता है।

Core questions

• अनुवादन के कौन से चरण सटीकता निर्धारित करते हैं, और त्रुटियां कहाँ उत्पन्न होती हैं?
• राइबोसोम संज्ञानात्मक और निकट-संज्ञानात्मक अमीनोएसिल-टीआरएनए के बीच कैसे अंतर करता है?
• विशिष्ट त्रुटि दर क्या है, और इसे कैसे समायोजित किया जाता है?
• गलत अनुवादन के सेलुलर और विकासात्मक परिणाम क्या हैं?

Key concepts

• कोडोन-एंटीकोडोन डीकोडिंग
• संज्ञानात्मक बनाम निकट-संज्ञानात्मक टीआरएनए
• प्रारंभिक चयन और प्रूफरीडिंग
• ईएफ-टीयू और जीटीपी हाइड्रोलिसिस
• अमीनोएसिल-टीआरएनए सिंथेटेज़ संपादन
• गलत पढ़ना और फ्रेमशिफ्टिंग
• कोडोन उपयोग और इष्टतमता

Key theories

काइनेटिक प्रूफरीडिंग

सटीकता को एक अपरिवर्तनीय चरण (ईएफ-टीयू पर जीटीपी हाइड्रोलिसिस) द्वारा सरल संतुलन भेदभाव से परे बढ़ाया जाता है, जो दो चयन बिंदुओं के बीच स्थित होता है, जिससे राइबोसोम को निकट-संज्ञानात्मक टीआरएनए को अस्वीकार करने के कई अवसर मिलते हैं।

कोडिंग-अनुक्रम विकास पर एक बाधा के रूप में गलत अनुवादन

क्योंकि अनुवादन त्रुटियां फिटनेस लागत के साथ गलत मुड़े हुए प्रोटीन उत्पन्न करती हैं, चयन उन कोडोन और अनुक्रमों का पक्षधर होता है जो गलत अनुवादन के प्रति मजबूत होते हैं, जो अनुवादन सटीकता को कोडोन उपयोग के जीनोम-व्यापी पैटर्न से जोड़ता है।

Mechanisms

निष्ठा को दो मुख्य चरणों में लागू किया जाता है। अमीनोएसिल-टीआरएनए सिंथेटेज़ प्रत्येक टीआरएनए को उसके सही अमीनो एसिड से चार्ज करते हैं और कई प्रूफरीड मिसचार्ज्ड उत्पादों को संपादन डोमेन के माध्यम से करते हैं। डीकोडिंग के दौरान, राइबोसोमल छोटे-उपइकाई डीकोडिंग केंद्र कोडोन-एंटीकोडोन हेलिक्स की ज्यामिति की निगरानी करता है; सही बेस पेयरिंग संरूपणात्मक परिवर्तनों को ट्रिगर करती है जो ईएफ-टीयू द्वारा जीटीपी हाइड्रोलिसिस और टीआरएनए के आवास को बढ़ावा देती है, जबकि निकट-संज्ञानात्मक सब्सट्रेट्स को अक्सर अस्वीकार कर दिया जाता है। प्रारंभिक चयन और प्रूफरीडिंग के बीच जीटीपी हाइड्रोलिसिस का अंतर्वेशन काइनेटिक प्रूफरीडिंग प्रदान करता है, जिससे भेदभाव कई गुना बढ़ जाता है। इन जांचों से बचने वाली त्रुटियों में अमीनो-एसिड मिसइनकॉर्पोरेशन, फ्रेमशिफ्टिंग और रीडथ्रू शामिल हैं। कोडोन उपयोग और इष्टतमता आगे बढ़ाव की गति और सटीकता को प्रभावित करते हैं।

Clinical relevance

एमिनोग्लाइकोसाइड एंटीबायोटिक्स आंशिक रूप से डीकोडिंग केंद्र को बांधकर और बैक्टीरिया में निष्ठा को कम करके कार्य करते हैं, और तनाव, उम्र बढ़ने और कुछ रोग मॉडल के संदर्भ में परिवर्तित अनुवादन सटीकता का अध्ययन किया गया है। यह सामग्री पृष्ठभूमि जैव रसायन के रूप में प्रस्तुत की गई है और निदान या उपचार के लिए मार्गदर्शन नहीं है।

Evidence & guidelines

यहां की यांत्रिक समझ राइबोसोम के संरचनात्मक और जैव रासायनिक अध्ययनों और त्रुटि दरों और कोडोन उपयोग के मात्रात्मक विश्लेषणों पर आधारित है, न कि नैदानिक दिशानिर्देशों पर।

History

यह पहचान कि अनुवादन उच्च-निष्ठा वाला फिर भी त्रुटि-प्रवण है, 1960-1970 के दशक की है, जब मिसइनकॉर्पोरेशन के माप और प्रूफरीडिंग अवधारणा (हॉपफील्ड; निनियो) पेश की गई थी। 2000 के आसपास बैक्टीरियल राइबोसोम के संरचनात्मक अध्ययन, जिसमें 30S उपइकाई संरचना भी शामिल है, ने परमाणु संकल्प पर डीकोडिंग केंद्र का खुलासा किया और समझाया कि राइबोसोम सही बेस पेयरिंग को कैसे महसूस करता है, इस कार्य ने राइबोसोम संरचना के लिए 2009 के रसायन विज्ञान के नोबेल पुरस्कार में योगदान दिया।

Debates

अनुवादन सटीकता का इष्टतम स्तर क्या निर्धारित करता है?

उच्च निष्ठा में समय और ऊर्जा लगती है, इसलिए कोशिकाएं इसे अधिकतम करने के बजाय सटीकता को समायोजित करती हुई प्रतीत होती हैं; अन्य ताकतों बनाम अनुक्रम विकास को गलत अनुवादन कितनी दृढ़ता से बाधित करता है, यह सक्रिय मॉडलिंग और माप का एक क्षेत्र बना हुआ है।

Key figures

• Venki Ramakrishnan
• Rachel Green
• Hani Zaher
• Marina Rodnina
• D. Allan Drummond

Seminal works

• zaher2009
• ramakrishnan2002
• carter2000
• drummond2008

Frequently asked questions

अनुवादन कितना सटीक होता है?

अमीनो-एसिड मिसइनकॉर्पोरेशन आमतौर पर प्रति कुछ हजार कोडोन पर एक त्रुटि की दर से होता है, हालांकि सटीक मान कोडोन, टीआरएनए प्रचुरता और स्थितियों के साथ भिन्न होता है। राइबोसोम सब्सट्रेट चयन और काइनेटिक प्रूफरीडिंग के माध्यम से इसे प्राप्त करता है।

गलत अनुवादन क्यों मायने रखता है?

त्रुटियां गलत मुड़े हुए प्रोटीन उत्पन्न कर सकती हैं जो गुणवत्ता-नियंत्रण प्रणाली पर बोझ डालती हैं, और गलत मुड़ने की फिटनेस लागत को कोडोन उपयोग को आकार देने वाला माना जाता है। कुछ एंटीबायोटिक्स जानबूझकर बैक्टीरियल अनुवादन निष्ठा को कम करते हैं।