ទំនាក់ទំនងរវាង DNA និង RNA ក្នុងការបញ្ចេញហ្សែន

ទំនាក់ទំនងរវាង DNA និង RNA ក្នុងការបញ្ចេញហ្សែន

ការបញ្ចេញហ្សែន គឺជាដំណើរការដែលព័ត៌មានហ្សែនដែលរក្សាទុកក្នុងកោសិកាត្រូវបានប្រើដើម្បីផលិតផលិតផលមុខងារ ជាចម្បងប្រូតេអ៊ីន ដែលកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធ និងមុខងាររបស់សារពាង្គកាយ។ នៅក្នុងដំណើរការនេះ DNA និង RNA មានទំនាក់ទំនងជិតស្និទ្ធ និងបំពេញគ្នាទៅវិញទៅមក។ DNA ដើរតួជា "បណ្ណសារ" នៃព័ត៌មានហ្សែនដែលមានស្ថេរភាព ខណៈពេលដែល RNA ដើរតួជា "អន្តរការី" និង "អ្នកប្រតិបត្តិ" ដែលជួយបកប្រែព័ត៌មាននោះទៅជាម៉ូលេគុលមុខងារនៅក្នុងកោសិកា។ ការយល់ដឹងពីទំនាក់ទំនងរវាង DNA និង RNA នៅក្នុងការបញ្ចេញហ្សែនគឺមានសារៈសំខាន់ណាស់សម្រាប់ការពន្យល់ពីរបៀបដែលកោសិកាលូតលាស់ សម្របខ្លួន និងឆ្លើយតបទៅនឹងបរិស្ថានរបស់វា។

ឌីអិនអេជាប្រភពនៃព័ត៌មានហ្សែន

ឌីអិនអេ (អាស៊ីតឌីអុកស៊ីរីបូនុយក្លេអ៊ីក) គឺជាម៉ូលេគុលមួយដែលរក្សាទុកការណែនាំពន្ធុវិទ្យាក្នុងទម្រង់ជាលំដាប់នុយក្លេអូទីត។ ឌីអិនអេត្រូវបានផ្សំឡើងពីបាសអាសូតចំនួនបួន៖ អាដេនីន (A) ធីមីន (T) ហ្គានីន (G) និងស៊ីតូស៊ីន (C)។ លំដាប់នៃបាសទាំងនេះបង្កើតជាហ្សែន ដែលជាផ្នែកនៃឌីអិនអេដែលមានព័ត៌មានដែលត្រូវការដើម្បីបង្កើត RNA និង/ឬប្រូតេអ៊ីនជាក់លាក់។ ឌីអិនអេជាទូទៅត្រូវបានរកឃើញនៅក្នុងស្នូលនៃសារពាង្គកាយ eukaryotic ខណៈពេលដែលនៅក្នុង prokaryotes វាត្រូវបានរកឃើញនៅក្នុងតំបន់នុយក្លេអ៊ីតនៃស៊ីតូប្លាស្ម។

គុណសម្បត្តិចម្បងរបស់ DNA ជាសម្ភារៈហ្សែនគឺស្ថេរភាពរបស់វា។ រចនាសម្ព័ន្ធវង់ពីររបស់វា និងវត្តមានរបស់ thymine (ជាជាង uracil) ធ្វើឱ្យ DNA កាន់តែធន់នឹងការខូចខាតគីមី។ លើសពីនេះ DNA មានយន្តការជួសជុលដ៏មានប្រសិទ្ធភាព។ នេះធ្វើឱ្យវាល្អសម្រាប់ការផ្ទុកព័ត៌មានរយៈពេលវែង។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ស្ថេរភាពនេះក៏មានន័យថា DNA មិនដំណើរការ "ដោយផ្ទាល់" ដើម្បីអនុវត្តមុខងារកោសិកាទេ។ វាតម្រូវឱ្យមានអន្តរការីដើម្បីប្រើប្រាស់ព័ត៌មានរបស់វា។

RNA ជាឧបករណ៍ភ្ជាប់ និងជាអ្នកប្រតិបត្តិ

RNA (អាស៊ីតរីបូនុយក្លេអ៊ីក) គឺជាម៉ូលេគុលដែលមានរចនាសម្ព័ន្ធស្រដៀងគ្នាទៅនឹង DNA ប៉ុន្តែមានភាពខុសគ្នាសំខាន់ៗមួយចំនួន។ RNA ជាទូទៅមានខ្សែតែមួយ មានផ្ទុករីបូសស្ករ និងប្រើអ៊ុយរ៉ាស៊ីល (U) ជំនួសឲ្យធីមីន (T)។ ភាពខុសគ្នាទាំងនេះធ្វើឱ្យ RNA កាន់តែមានភាពបត់បែន និងងាយស្រួលក្នុងការបង្កើតទៅជារចនាសម្ព័ន្ធបីវិមាត្រចម្រុះ ដែលអនុញ្ញាតឱ្យវាអនុវត្តតួនាទីជាច្រើននៅក្នុងកោសិកា។

ទំនាក់ទំនងរវាង DNA និង RNA ត្រូវបានគេមើលឃើញយ៉ាងច្បាស់នៅក្នុងគោលគំនិតនៃ "គោលលទ្ធិកណ្តាល" នៃជីវវិទ្យាម៉ូលេគុល៖ ព័ត៌មានហ្សែនហូរពី DNA ទៅ RNA ហើយបន្ទាប់មកពី RNA ទៅប្រូតេអ៊ីន។ ខណៈពេលដែលគោលគំនិតនេះមានករណីលើកលែង (ឧទាហរណ៍ ការចម្លងបញ្ច្រាសនៅក្នុងមេរោគ retroviruses) ជាទូទៅ លំហូរព័ត៌មាននេះគឺជាមូលដ្ឋានសម្រាប់ការបញ្ចេញហ្សែន។

ដំណាក់កាលដំបូង៖ ការចម្លងហ្សែន (DNA ទៅ RNA)

ជំហានចម្បងដែលភ្ជាប់ DNA និង RNA គឺការចម្លង ដែលជាដំណើរការនៃការចម្លងព័ត៌មានពី DNA ទៅក្នុង RNA។ នៅដំណាក់កាលនេះ អង់ស៊ីម RNA ប៉ូលីមែររ៉ាស ភ្ជាប់ទៅនឹងតំបន់ជាក់លាក់មួយនៅក្នុង DNA ដែលហៅថា ប្រូម៉ូទ័រ បន្ទាប់មកបើកផ្នែកមួយនៃវង់ទ្វេ ដើម្បីអានខ្សែ DNA មួយជាគំរូ។ បន្ទាប់មក RNA ប៉ូលីមែររ៉ាស ផ្គុំនុយក្លេអូទីត RNA បំពេញបន្ថែម៖ A ផ្គូផ្គងជាមួយ U, T ជាមួយ A, G ជាមួយ C និង C ជាមួយ G។

លទ្ធផលនៃការចម្លងគឺជាម៉ូលេគុល RNA ដែលហៅថា ប្រតិចារិក។ ប្រសិនបើហ្សែនដែលកំពុងត្រូវបានចម្លងគឺជាហ្សែនសរសេរកូដប្រូតេអ៊ីន ប្រតិចារិកគឺជា RNA ផ្ញើសារ (mRNA)។ mRNA ផ្ទុក "សារ" ក្នុងទម្រង់ជាកូដហ្សែនពី DNA ទៅ ribosomes ដែលប្រូតេអ៊ីនត្រូវបានសំយោគ។ នៅក្នុង eukaryotes ការចម្លងកើតឡើងនៅក្នុងស្នូលកោសិកា ខណៈពេលដែលនៅក្នុង prokaryotes វាកើតឡើងនៅក្នុង cytoplasm។

ដំណើរការចម្លងមិនមែនគ្រាន់តែជាការចម្លងព័ត៌មាននោះទេ។ វាក៏បម្រើជាចំណុចត្រួតពិនិត្យដ៏សំខាន់មួយផងដែរ។ កោសិកាអាចគ្រប់គ្រងថាតើហ្សែនណាដែល "បើក" ឬ "ស្ងាត់" ដោយគ្រប់គ្រងការចូលប្រើ RNA polymerase ទៅកាន់ប្រូម៉ូទ័រតាមរយៈប្រូតេអ៊ីននិយតកម្មដូចជាកត្តាចម្លង សារធាតុធ្វើឱ្យសកម្ម និងសារធាតុបង្ក្រាប។

ដំណើរការ RNA នៅក្នុង eukaryotes: ពី pre-mRNA រហូតដល់ mRNA ចាស់ទុំ

នៅក្នុង​អឺការីយ៉ូត mRNA មិនទាន់រួចរាល់សម្រាប់ប្រើប្រាស់ភ្លាមៗបន្ទាប់ពីការចម្លងទេ។ ផលិតផលដំបូងត្រូវបានគេហៅថា pre-mRNA ដែលនៅតែមានតំបន់មិនសរសេរកូដ (អ៊ីនត្រុង) និងតំបន់សរសេរកូដ (អ៊ិចសុង)។ Pre-mRNA ត្រូវតែឆ្លងកាត់ជំហានជាច្រើន៖

១. ការបន្ថែមមួក ៥' ដែលជាការកែប្រែនៅចុង ៥' ដែលជួយការពារ mRNA ពីការរិចរិល និងសម្រួលដល់ការភ្ជាប់ជាមួយរីបូសូម។
២. ការ​បំបែក​ហ្សែន ដែល​ជា​ការ​ដក​យក​អ៊ីនត្រុង និង​ការ​ភ្ជាប់​អ៊ិចសុង។ ដំណើរការ​នេះ​ត្រូវ​បាន​អនុវត្ត​ដោយ​ស្មុគស្មាញ​ស្ព្លិស៊ីអូសូម។ ការ​បំបែក​ហ្សែន​ក៏​អនុញ្ញាត​ឱ្យ​មាន​ការ​បំបែក​ជំនួស​ផង​ដែរ ដែល​ការ​រួម​បញ្ចូល​គ្នា​នៃ​អ៊ិចសុង​ផ្សេងៗ​គ្នា​អាច​ផលិត​ប្រូតេអ៊ីន​ផ្សេងៗ​គ្នា​ពី​ហ្សែន​ដូច​គ្នា។
៣. ការបន្ថែមកន្ទុយ poly-A នៅចុង 3' ដែលបង្កើនស្ថេរភាព mRNA និងជួយដឹកជញ្ជូន mRNA ចេញពីស្នូល។

ដំណើរការនេះបង្ហាញពីទំនាក់ទំនងស្មុគស្មាញជាងរវាង DNA និង RNA៖ DNA ផ្តល់នូវគំរូមូលដ្ឋាន ខណៈពេលដែល RNA អាចត្រូវបាន "កែប្រែ" ដើម្បីបង្កើតផលិតផលជាច្រើនប្រភេទជាងចំនួនហ្សែនដែលវាមាន។

ដំណាក់កាលទីពីរ៖ ការបកប្រែ (RNA ទៅប្រូតេអ៊ីន)

បន្ទាប់ពី mRNA ចាស់ទុំ ដំណាក់កាលបន្ទាប់គឺការបកប្រែ ដែលជាដំណើរការនៃការបំប្លែងលំដាប់នុយក្លេអូទីត mRNA ទៅជាលំដាប់អាស៊ីតអាមីណូ ដើម្បីបង្កើតជាប្រូតេអ៊ីន។ ការបកប្រែកើតឡើងនៅក្នុងរីបូសូម ដែលផ្សំឡើងពី rRNA (ribosomal RNA) និងប្រូតេអ៊ីន។

រីបូសូមអាន mRNA ជាក្រុមនៃនុយក្លេអូទីតបីដែលហៅថា កូដុង។ កូដុងនីមួយៗឌិកូដសម្រាប់អាស៊ីតអាមីណូជាក់លាក់មួយ។ ម៉ូលេគុល tRNA (RNA ផ្ទេរ) ផ្ទុកអាស៊ីតអាមីណូសមស្រប និងមានអង់ទីកូដុនដែលផ្គូផ្គងជាមួយកូដុងនៅលើ mRNA។ នៅពេលដែល tRNA ត្រឹមត្រូវភ្ជាប់ រីបូសូមនឹងផ្គុំអាស៊ីតអាមីណូទៅជាខ្សែសង្វាក់ប៉ូលីប៉ិបទីតរហូតដល់វាឈានដល់កូដុងឈប់ ដែលសម្គាល់ចុងបញ្ចប់នៃការបកប្រែ។

នៅទីនេះ ទំនាក់ទំនងរវាង DNA និង RNA ត្រូវបានគេមើលឃើញថាជាស៊េរីនៃប្រតិបត្តិការ៖ DNA រក្សាទុកការណែនាំ mRNA ផ្ទុកការណែនាំ tRNA បកប្រែការណែនាំ និង rRNA បង្កើតជាយន្តការដែលអនុវត្តការផ្គុំប្រូតេអ៊ីន។

ប្រភេទ RNA ផ្សេងទៀតដែលមានឥទ្ធិពលលើការបញ្ចេញហ្សែន

បន្ថែមពីលើ mRNA, tRNA និង rRNA ប្រភេទ RNA ជាច្រើនទៀតដើរតួនាទីក្នុងការបញ្ចេញហ្សែន ជាពិសេសក្នុងការគ្រប់គ្រង។ ឧទាហរណ៍៖

– miRNA (មីក្រូ RNA) និង siRNA (RNA ជ្រៀតជ្រែកតូច): RNA តូចៗទាំងនេះអាចភ្ជាប់ទៅនឹង mRNA ជាក់លាក់ ដែលបណ្តាលឱ្យពួកវាត្រូវបានបំផ្លាញ ឬការបកប្រែរបស់ពួកវាត្រូវបានរារាំង។ ដូច្នេះ RNA ដើរតួនាទីដោយផ្ទាល់ក្នុងការ "បិទ" ការបញ្ចេញហ្សែន។
– lncRNA (RNA វែងមិនសរសេរកូដ)៖ RNA វែងមិនសរសេរកូដដើរតួនាទីក្នុងការគ្រប់គ្រងការបញ្ចេញហ្សែនតាមរយៈយន្តការផ្សេងៗ ដូចជាការជ្រើសរើសប្រូតេអ៊ីនកែប្រែក្រូម៉ាទីន ឬការជះឥទ្ធិពលដល់ស្ថេរភាព mRNA។
– snRNA (RNA នុយក្លេអ៊ែរតូច)៖ ជាសមាសធាតុសំខាន់មួយនៃ spliceosome សម្រាប់ការបំបែក intron-exon។

អត្ថិភាពនៃ RNA បទប្បញ្ញត្តិបង្ហាញថាទំនាក់ទំនងរវាង DNA និង RNA មិនមែនជាផ្លូវឯកទិសសាមញ្ញនោះទេ។ RNA អាចកែប្រែចំនួនព័ត៌មាន DNA ត្រូវបានបកប្រែទៅជាប្រូតេអ៊ីន ពេលវេលា និងនៅក្នុងប្រភេទកោសិកាជាក់លាក់។

បទប្បញ្ញត្តិនៃការបញ្ចេញហ្សែន៖ ចំណុចត្រួតពិនិត្យពី DNA ដល់ RNA

កោសិកាមិនបញ្ចេញហ្សែនទាំងអស់គ្រប់ពេលនោះទេ។ ការគ្រប់គ្រងការបញ្ចេញហ្សែនអាចកើតឡើងនៅកម្រិតជាច្រើន ជាចម្បង៖

១. ការគ្រប់គ្រង DNA/ក្រូម៉ាទីន (សម្រាប់តែអ៊ីការីយ៉ូត)៖ DNA អាចត្រូវបានបង្រួម ឬលាតចេញតាមរយៈការកែប្រែអ៊ីស្តូន និងមេទីឡាស្យុង DNA។ DNA ដែលបង្រួមពេកពិបាកចម្លងណាស់។
២. បទប្បញ្ញត្តិនៃការចម្លង៖ កត្តាចម្លងកំណត់ថាតើ RNA ប៉ូលីមែររ៉ាសអាចផ្តួចផ្តើមការចម្លងបានឬអត់។
៣. បទប្បញ្ញត្តិក្រោយការចម្លង៖ រួមបញ្ចូលទាំងការបំបែកជំនួស ការកែសម្រួល RNA និងស្ថេរភាព និងការដឹកជញ្ជូន mRNA។
៤. បទប្បញ្ញត្តិនៃការបកប្រែ៖ mRNA អាចត្រូវបានបកប្រែលឿនជាង ឬយឺតជាងអាស្រ័យលើលក្ខខណ្ឌកោសិកា។
៥. បទប្បញ្ញត្តិក្រោយការបកប្រែ៖ ប្រូតេអ៊ីនដែលបង្កើតឡើងអាចត្រូវបានកែប្រែ ឬបំផ្លាញចោលតាមតម្រូវការ។

នៅក្នុងដំណាក់កាលនីមួយៗ ឌីអិនអេ ផ្តល់នូវមូលដ្ឋាននៃព័ត៌មាន ខណៈពេលដែល RNA គឺជាអ្នកប្រតិបត្តិ និងជានិយតករដ៏សំខាន់ ដែលកំណត់ថាតើព័ត៌មាននោះប៉ុន្មានក្លាយជាផលិតផលពិតប្រាកដ។

សេចក្តីសន្និដ្ឋាន

ទំនាក់ទំនងរវាង DNA និង RNA ក្នុងការបញ្ចេញហ្សែន គឺជាចំណុចស្នូលនៃរបៀបដែលជីវិតដំណើរការនៅកម្រិតម៉ូលេគុល។ DNA បម្រើជាឃ្លាំងផ្ទុកព័ត៌មានហ្សែនដែលមានស្ថេរភាព ខណៈពេលដែល RNA ទទួលខុសត្រូវក្នុងការចម្លង ផ្ទុក បកប្រែ និងសូម្បីតែគ្រប់គ្រងព័ត៌មាននោះ។ ការចម្លងបម្លែងព័ត៌មាន DNA ទៅជា RNA ហើយការបកប្រែបន្ទាប់មកបម្លែងព័ត៌មាន RNA ទៅជាប្រូតេអ៊ីន។ លើសពីនេះ RNA ដែលមិនសរសេរកូដប្រភេទផ្សេងៗពង្រីកតួនាទីរបស់ RNA ជានិយតករនៃការបញ្ចេញហ្សែន ដែលធ្វើឱ្យប្រព័ន្ធកាន់តែមានភាពស្វាហាប់ និងឆ្លើយតបទៅនឹងបរិស្ថាន។ ការយល់ដឹងពីទំនាក់ទំនងនេះអាចជួយយើងឱ្យយល់កាន់តែច្បាស់អំពីមូលដ្ឋាននៃមរតក ការអភិវឌ្ឍសារពាង្គកាយ មូលហេតុនៃជំងឺហ្សែនផ្សេងៗ និងសក្តានុពលសម្រាប់ការព្យាបាលដែលមានមូលដ្ឋានលើហ្សែន។