वायरल जीन अभिव्यक्ति और प्रोटीन संश्लेषण

एक बार जब वायरल जीनोम कोशिका के अंदर आ जाता है, तो वायरस को मैसेंजर आरएनए (mRNA) का उत्पादन करना होता है और उसे प्रोटीन में अनुवादित करना होता है। यह कैसे होता है, यह जीनोम के प्रकार पर निर्भर करता है: कुछ वायरस सीधे मेजबान राइबोसोम द्वारा पढ़े जाते हैं, अन्य को पहले प्रतिलेखित (transcribed) किया जाना चाहिए, और कई अपने mRNA बनाने और संशोधित करने के लिए अपने स्वयं के एंजाइम लाते हैं। चूंकि वायरस में राइबोसोम की कमी होती है, वे सभी अंततः मेजबान अनुवाद मशीनरी पर निर्भर करते हैं।

Definition

वायरल जीन अभिव्यक्ति वायरल मैसेंजर आरएनए और प्रोटीन का विनियमित उत्पादन है, जिसमें प्रतिलेखन या mRNA के अन्य मार्ग, mRNA संशोधन, और मेजबान राइबोसोम पर वायरल प्रोटीन का अनुवाद शामिल है।

Scope

यह विषय वायरल mRNA के उत्पादन (प्रतिलेखन, जहाँ आवश्यक हो), कैपिंग जैसे संशोधनों जो mRNA को कोशिका द्वारा पहचाने जाने की अनुमति देते हैं, प्रारंभिक और देर से जीन अभिव्यक्ति के अस्थायी कार्यक्रम, और मेजबान राइबोसोम पर वायरल प्रोटीन के अनुवाद को शामिल करता है, जिसमें ऐसी रणनीतियाँ भी शामिल हैं जो वायरल mRNA को सेलुलर संदेशों के साथ प्रतिस्पर्धा करने देती हैं। यह संदर्भ और शैक्षिक सामग्री है, नैदानिक ​​मार्गदर्शन नहीं।

Core questions

• एक वायरस मैसेंजर आरएनए कैसे बनाता है जिसे मेजबान राइबोसोम पहचानेंगे और अनुवादित करेंगे?
• वायरल जीन अभिव्यक्ति को समय में प्रारंभिक और देर के चरणों में कैसे व्यवस्थित किया जाता है?
• वायरस मेजबान अनुवाद मशीनरी को अपने स्वयं के संदेशों की ओर कैसे पुनर्निर्देशित करते हैं?

Key concepts

• mRNA के मार्ग के निर्धारक के रूप में जीनोम प्रकार
• वायरस-एन्कोडेड आरएनए पोलीमरेज़
• mRNA कैपिंग और अनुवाद मशीनरी द्वारा पहचान
• अस्थायी कार्यक्रम: प्रारंभिक (नियामक) और देर से (संरचनात्मक) जीन अभिव्यक्ति
• कैप-निर्भर अनुवाद और आंतरिक राइबोसोम प्रवेश स्थल (IRES)
• मेजबान शट-ऑफ और राइबोसोम के लिए प्रतिस्पर्धा
• वायरल प्रोटीज़ द्वारा पॉलीप्रोटीन प्रसंस्करण

Mechanisms

मैसेंजर आरएनए का मार्ग जीनोम द्वारा निर्धारित होता है। पॉजिटिव-स्ट्रैंड आरएनए (Positive-strand RNA) का सीधे अनुवाद किया जा सकता है; नेगेटिव-स्ट्रैंड आरएनए (Negative-strand RNA) और डबल-स्ट्रैंडेड आरएनए (Double-stranded RNA) वायरस mRNA को प्रतिलेखित करने के लिए अपने स्वयं के पोलीमरेज़ (polymerase) ले जाते हैं; डीएनए वायरस (DNA viruses) आम तौर पर मेजबान या वायरल पोलीमरेज़ द्वारा प्रतिलेखित होते हैं; और रेट्रोवायरस (retroviruses) एक डीएनए प्रतिलिपि को एकीकृत करते हैं जिसे बाद में प्रतिलेखित किया जाता है। कुशलता से अनुवादित होने के लिए, वायरल mRNA को आमतौर पर 5' कैप (5' cap) और कोशिका द्वारा पहचानी जाने वाली अन्य विशेषताओं की आवश्यकता होती है, और कई वायरस उन एंजाइमों को एन्कोड या उधार लेते हैं जो एक कैप जोड़ते हैं, कभी-कभी अपरंपरागत रसायन विज्ञान द्वारा। अभिव्यक्ति आमतौर पर समय में व्यवस्थित होती है, जिसमें प्रारंभिक जीन नियामक और प्रतिकृति प्रोटीन को एन्कोड करते हैं और देर से जीन संरचनात्मक घटकों को एन्कोड करते हैं। अनुवाद मेजबान राइबोसोम पर उसी बढ़ाव (elongation), समाप्ति (termination), और पुनर्चक्रण (recycling) चरणों के माध्यम से होता है जो सेलुलर संदेशों के लिए उपयोग किए जाते हैं, और वायरस अपनी प्रोटीन बनाने के लिए रणनीतियाँ - आंतरिक राइबोसोम प्रवेश स्थल (internal ribosome entry sites), मेजबान अनुवाद का दमन (suppression of host translation), या पॉलीप्रोटीन प्रसंस्करण (polyprotein processing) - तैनात करते हैं।

Clinical relevance

जीन अभिव्यक्ति के वायरस-विशिष्ट एंजाइम, जैसे पोलीमरेज़ और कैपिंग एंजाइम, मेजबान समकक्षों से भिन्न होते हैं और इसलिए एंटीवायरल दवाओं के लिए लक्ष्य होते हैं। यह प्रविष्टि संदर्भ और शिक्षा के लिए एक वैचारिक स्तर पर अंतर्निहित आणविक जीव विज्ञान का वर्णन करती है; यह निर्धारित करने, दवा चयन, या व्यक्तिगत रोगी देखभाल का आधार नहीं है।

History

1970 के दशक में यह पहचान कि विभिन्न वायरस mRNA बनाने की सामान्य आवश्यकता को विभिन्न मार्गों से पूरा करते हैं, बाल्टीमोर वर्गीकरण (Baltimore classification) का आधार बनी और वायरल जीन अभिव्यक्ति के अध्ययन को आकार दिया। बाद के आणविक कार्य ने वायरस-एन्कोडेड पोलीमरेज़ और कैपिंग एंजाइमों को चित्रित किया, कई वायरस के प्रारंभिक-देर से अस्थायी कार्यक्रम को परिभाषित किया, और आंतरिक राइबोसोम प्रवेश के माध्यम से कैप-स्वतंत्र अनुवाद का अनावरण किया, यह खुलासा करते हुए कि वायरस मेजबान की प्रोटीन-संश्लेषण मशीनरी को कैसे नियंत्रित करते हैं।

Key figures

• David Baltimore
• Bruno Canard
• Thomas Dever
• Rachel Green

Seminal works

• decroly-2012
• dever-green-2012

Frequently asked questions

कुछ वायरस अपनी स्वयं की पोलीमरेज़ कोशिका में क्यों ले जाते हैं?

मेजबान कोशिकाएं कुछ वायरल जीनोम को प्रतिलेखित नहीं कर सकती हैं - उदाहरण के लिए नेगेटिव-स्ट्रैंड या डबल-स्ट्रैंडेड आरएनए - इसलिए वे वायरस विरियन (virion) में एक पोलीमरेज़ पैक करते हैं ताकि कोशिका में प्रवेश करने के बाद पहले मैसेंजर आरएनए बना सकें।

यदि वायरस में राइबोसोम की कमी होती है, तो उनके प्रोटीन कैसे बनते हैं?

प्रत्येक वायरस अपने मैसेंजर आरएनए का अनुवाद करने के लिए मेजबान कोशिका के राइबोसोम पर निर्भर करता है; वायरस mRNA प्रदान करते हैं और अक्सर इसे पसंद करने के लिए रणनीतियाँ भी, लेकिन प्रोटीन संश्लेषण स्वयं कोशिका द्वारा किया जाता है।