अनुवादात्मक नियंत्रण और एमआरएनए स्थिरता

एक मैसेंजर आरएनए (mRNA) बनने के बाद, उससे उत्पादित प्रोटीन की मात्रा अभी भी इस बात पर निर्भर करती है कि उसका कितनी कुशलता से अनुवाद होता है और वह कोशिका में कितने समय तक जीवित रहता है। अनुवाद का नियंत्रण — मुख्य रूप से दीक्षा चरण में — और मैसेंजर आरएनए स्थिरता का विनियमन एक साथ प्रतिलेखन (ट्रांसक्रिप्शन) को बदले बिना जीन अभिव्यक्ति के तीव्र और प्रतिवर्ती समायोजन की अनुमति देते हैं।

Definition

अनुवादात्मक नियंत्रण और मैसेंजर आरएनए स्थिरता वे पश्च-प्रतिलेखन (post-transcriptional) तंत्र हैं जो उस दर को विनियमित करते हैं जिस पर एक मौजूदा प्रतिलेख (transcript) प्रोटीन में अनुवादित होता है और उसके क्षय होने से पहले उसके बने रहने की अवधि को भी विनियमित करते हैं।

Scope

यह विषय दीक्षा कारकों और उनके संशोधन द्वारा अनुवाद दीक्षा के नियंत्रण, अअनुवादित क्षेत्रों (untranslated regions) और आरएनए-बाध्यकारी प्रोटीन की भूमिका, डीएडेनाइलेशन (deadenylation) और क्षय मार्गों सहित मैसेंजर आरएनए अर्ध-जीवन के निर्धारक, और अनुवाद और प्रतिलेख स्थिरता पर छोटे आरएनए के प्रभाव को शामिल करता है। यह एक यांत्रिक आणविक विषय है और नैदानिक मार्गदर्शन नहीं है।

Core questions

• मैसेंजर आरएनए बनने के बाद जीन अभिव्यक्ति को क्यों विनियमित किया जाता है?
• अनुवाद दीक्षा की दर को कैसे नियंत्रित किया जाता है?
• एक मैसेंजर आरएनए कोशिका में कितने समय तक जीवित रहता है, यह क्या निर्धारित करता है?
• अअनुवादित क्षेत्र और आरएनए-बाध्यकारी कारक एक ही प्रतिलेख से उत्पादन को कैसे समायोजित करते हैं?

Key concepts

• अनुवाद दीक्षा प्रमुख नियंत्रण चरण के रूप में
• यूकेरियोटिक दीक्षा कारक और उनका विनियमन
• कुशल अनुवाद में 5' कैप और पॉली(ए) पूंछ
• अअनुवादित क्षेत्र (5' और 3' यूटीआर)
• आरएनए-बाध्यकारी प्रोटीन
• डीएडेनाइलेशन और मैसेंजर आरएनए क्षय मार्ग
• माइक्रोआरएनए द्वारा विनियमन

Mechanisms

अधिकांश अनुवादात्मक नियंत्रण दीक्षा पर होता है, जब छोटे राइबोसोमल सबयूनिट और आरंभकर्ता स्थानांतरण आरएनए (initiator transfer RNA) को यूकेरियोटिक दीक्षा कारकों द्वारा मैसेंजर आरएनए में भर्ती किया जाता है। इन कारकों की गतिविधि को विनियमित करना — उदाहरण के लिए फॉस्फोराइलेशन (phosphorylation) के माध्यम से जो कैप-बाइंडिंग कॉम्प्लेक्स (cap-binding complex) या टर्नरी कॉम्प्लेक्स (ternary complex) की उपलब्धता को नियंत्रित करता है — वैश्विक या चुनिंदा रूप से अनुवाद दरों को बदलता है। अअनुवादित क्षेत्रों में अनुक्रम, आरएनए-बाध्यकारी प्रोटीन द्वारा पहचाने जाते हैं, विशिष्ट प्रतिलेखों के अनुवाद को और बढ़ा या दबा सकते हैं। समानांतर में, एक मैसेंजर आरएनए की स्थिरता यह निर्धारित करती है कि वह कितना प्रोटीन उत्पन्न कर सकता है; प्रतिलेख आमतौर पर पॉली(ए) पूंछ (poly(A) tail) के छोटा होने (डीएडेनाइलेशन) से अस्थिर हो जाते हैं, जिसके बाद डीकैपिंग (decapping) और एक्सोन्यूक्लियोलिटिक क्षय (exonucleolytic decay) होता है, जिसमें 3' अअनुवादित क्षेत्र में तत्व विशेष संदेशों को तेजी से या धीमी गति से बदलने के लिए लक्षित करते हैं। छोटे नियामक आरएनए जैसे माइक्रोआरएनए (microRNAs) लक्ष्य प्रतिलेखों के साथ आधार-युग्मन करते हैं ताकि उनके अनुवाद को दबाया जा सके और उनके क्षय को बढ़ावा दिया जा सके, इन नियंत्रण की दो परतों को एकीकृत करते हुए।

Clinical relevance

परिवर्तित अनुवादात्मक नियंत्रण और मैसेंजर आरएनए स्थिरता कोशिकीय तनाव प्रतिक्रियाओं, वृद्धि संकेत और कैंसर की विशेषताएं हैं, और यह विषय इस बात को रेखांकित करता है कि कोशिकाएं प्रोटीन उत्पादन को कितनी तेजी से पुन: प्रोग्राम करती हैं। यह प्रविष्टि शैक्षिक उद्देश्यों के लिए तंत्रों का वर्णन करती है और व्यक्तिगत निदान या उपचार का आधार नहीं है।

History

यह पहचान कि जीन अभिव्यक्ति प्रतिलेखन से परे विनियमित होती है, बीसवीं शताब्दी के अंत तक दीक्षा कारकों, कैप-निर्भर दीक्षा तंत्र और स्थिरता को नियंत्रित करने वाले अअनुवादित क्षेत्रों में तत्वों की खोज के साथ बढ़ी। सोन्नेनबर्ग और हिन्नेबुश (2009) और हिन्नेबुश और लोर्श (2012) द्वारा समीक्षाओं ने यूकेरियोटिक अनुवाद दीक्षा के तंत्र और विनियमन को समेकित किया, जबकि बार्टेल (2009) ने संश्लेषित किया कि माइक्रोआरएनए अनुवादिक दमन को प्रतिलेख क्षय से कैसे जोड़ते हैं।

Key figures

• Nahum Sonenberg
• Alan Hinnebusch
• David Bartel

Seminal works

• sonenberg-hinnebusch-2009
• hinnebusch-lorsch-2012
• bartel-2009

Frequently asked questions

यदि प्रतिलेखन पहले से ही विनियमित है तो अनुवाद को क्यों नियंत्रित करें?

अनुवादात्मक नियंत्रण उन प्रतिलेखों पर कार्य करता है जो पहले से मौजूद हैं, जिससे कोशिका को नए प्रतिलेखन की प्रतीक्षा किए बिना प्रोटीन उत्पादन को बहुत तेजी से और प्रतिवर्ती रूप से बदलने की अनुमति मिलती है — उदाहरण के लिए तनाव के दौरान।

एक मैसेंजर आरएनए को दूसरे की तुलना में अधिक स्थिर क्या बनाता है?

स्थिरता कैप और पॉली(ए) पूंछ और अअनुवादित क्षेत्रों में अनुक्रम तत्वों से प्रभावित होती है जो प्रोटीन या छोटे आरएनए द्वारा बंधे होते हैं, जो एक प्रतिलेख को तेजी से या धीमी गति से डीएडेनाइलेशन और क्षय के लिए लक्षित करते हैं।