ماليڪيولر بائيولاجي ۾ ٽرانسڪرپشن ميڪانيزم
ٽرانسڪرپشن ماليڪيولر بائيولاجي ۾ هڪ بنيادي عمل آهي جيڪو ڊي اين اي ۾ جينياتي معلومات کي آر اين اي ماليڪيولن جي پيداوار سان ڳنڍيندو آهي. ٽرانسڪرپشن ذريعي، ڊي اين اي ۾ نيوڪليوٽائيڊ تسلسل کي آر اين اي ۾ "ترجمو" ڪيو ويندو آهي، جيڪو پوءِ پروٽين جي جوڙجڪ لاءِ ميسينجر آر اين اي (mRNA) طور ڪم ڪري سگهي ٿو، يا ٻين فنڪشنل آر اين اي جهڙوڪ rRNA ۽ tRNA طور. هي عمل حياتيات جي مرڪزي عقيدي جو هڪ ضروري حصو آهي: DNA → RNA → پروٽين. جڏهن ته اهو سادو لڳي سگهي ٿو، ٽرانسڪرپشن ۾ منظم مرحلن، مختلف اينزائمز، ۽ سخت ضابطن جو هڪ سلسلو شامل آهي ته جيئن سيلز ضرورت مطابق جين کي صحيح طور تي ظاهر ڪري سگهن.
ٽرانسڪرپشن جا بنيادي تصور
ٽرانسڪرپشن ۾، ڊي اين اي اسٽرينڊ مان صرف هڪ کي ٽيمپليٽ اسٽرينڊ طور استعمال ڪيو ويندو آهي. آر اين اي پوليمريز اينزائم ٽيمپليٽ اسٽرينڊ کي 3' کان 5' تائين پڙهي ٿو ۽ 5' کان 3' هدايت ۾ نئين آر اين اي کي گڏ ڪري ٿو. نتيجي ۾ پيدا ٿيندڙ آر اين اي تسلسل ڊي اين اي ٽيمپليٽ اسٽرينڊ جي مڪمل ڪندڙ آهي، هڪ اهم فرق سان: آر اين اي ٿائمين (T) جي بدران بيس يوريسل (U) استعمال ڪري ٿو. اهڙيءَ طرح، جيڪڏهن A ڊي اين اي ۾ موجود آهي، ته U آر اين اي ۾ بيس جوڙو آهي، ۽ جيڪڏهن C موجود آهي، ته G بيس جوڙو آهي (۽ ان جي برعڪس).
ٽرانسڪرپشن مختلف قسمن جي جينز ۾ ٿي سگهي ٿي. پروٽين-ڪوڊنگ جينز mRNA پيدا ڪن ٿا، جڏهن ته ٻيا جينز نان-ڪوڊنگ RNA پيدا ڪري سگهن ٿا جيڪو پروٽين ۾ ترجمو نه ٿيندو آهي پر ان ۾ ساختي ۽ ريگيوليٽري ڪم هوندا آهن، جهڙوڪ rRNA (رائبوسومل بلڊنگ بلاڪ)، tRNA (امينو ايسڊ ڪيريئر)، snRNA (اسپلائسنگ)، ۽ مختلف قسم جا miRNA/lncRNA جيڪي جين جي اظهار کي منظم ڪن ٿا.
پروڪاريوٽس ۽ يوڪاريوٽس جي وچ ۾ مکيه جزا ۽ فرق
پروڪاريوٽس (مثال طور، بيڪٽيريا) ۾، ٽرانسڪرپشن جو عمل نسبتاً سادو آهي. عام طور تي هڪ واحد پرائمري آر اين اي پوليمريز هوندو آهي، جيڪو سگما فيڪٽر جي مدد سان هوندو آهي، جيڪو پروموٽر کي سڃاڻي ٿو. وڌيڪ، ڇاڪاڻ ته بيڪٽيريا ۾ نيوڪليس جي کوٽ هوندي آهي، ٽرانسڪرپشن ۽ ترجمو هڪ ئي وقت ڀرپاسي جي جڳهن تي ٿي سگهي ٿو.
ان جي ابتڙ، يوڪيريوٽس (مثال طور، انسان) ۾، ٽرانسڪرپشن وڌيڪ پيچيده آهي. ڪيترائي آر اين اي پوليميرس موجود آهن: آر اين اي پوليميرس I (ڪجهه خاص آر اين اي کي نقل ڪري ٿو)، آر اين اي پوليميرس II (mRNAs ۽ ڪجهه snRNAs/miRNAs کي نقل ڪري ٿو)، ۽ آر اين اي پوليميرس III (tRNAs ۽ 5S rRNAs کي نقل ڪري ٿو). وڌيڪ، يوڪيريوٽڪ ڊي اين اي ڪروميٽين ۾ پيڪ ڪيو ويندو آهي، تنهنڪري جينز تائين رسائي لاءِ اضافي ضابطن جي ضرورت هوندي آهي، جنهن ۾ هسٽون ترميم، ڪروميٽين ريموڊلنگ، ۽ مختلف عام ۽ مخصوص ٽرانسڪرپشن عنصر شامل آهن.
مرحلو 1: ٽرانسڪرپشن جي شروعات
شروعات شروعاتي مرحلو آهي جڏهن ٽرانسڪرپشن مشينري ڊي اين اي تي صحيح جڳهه تي گڏ ڪئي ويندي آهي. هي عمل هڪ پروموٽر جي سڃاڻپ سان شروع ٿئي ٿو، هڪ مخصوص ڊي اين اي تسلسل هڪ جين جي مٿانهين حصي ۾ جيڪو ٽرانسڪرپشن جي شروعاتي نقطي کي طئي ڪري ٿو.
پروڪاريوٽس ۾ شروعات
بيڪٽيريا ۾، سگما فيڪٽرز آر اين اي پوليمريز کي اهم پروموٽر عنصرن جهڙوڪ پريبنو باڪس ۽ 35 باڪس کي سڃاڻڻ ۾ مدد ڪن ٿا. آر اين اي پوليمريز پروموٽر سان ڳنڍڻ کان پوءِ، هڪ "بند ڪمپليڪس" ٺهي ٿو. شروعاتي نقطي جي چوڌاري ڊي اين اي پوءِ جزوي طور تي ظاهر ٿئي ٿو، هڪ "کليل ڪمپليڪس" ٺاهيندو آهي، جنهن کي آر اين اي پوليمريز کي پهرين آر اين اي نيوڪليوٽائڊس کي گڏ ڪرڻ شروع ڪرڻ جي اجازت ڏيندو آهي.
يوڪيريوٽس ۾ شروعات
يوڪيريوٽس ۾، شروعات ۾ ڪيترائي پروٽين شامل آهن. آر اين اي پوليمريز II پاران نقل ڪيل جين ۾، پروموٽر اڪثر ڪري (جيتوڻيڪ هميشه نه) TATA باڪس جهڙا عنصر شامل آهن. TATA-بائنڊنگ پروٽين (TBP)، TFIID ڪمپليڪس جو حصو، TATA باڪس کي سڃاڻي ٿو ۽ ٻين عام ٽرانسڪرپشن فيڪٽرز (TFIIA، TFIIB، TFIIE، TFIIF، ۽ TFIIH) سان گڏ آر اين اي پوليمريز II کي به ڀرتي ڪري ٿو. هن ڪمپليڪس کي پري-انيشيشن ڪمپليڪس سڏيو ويندو آهي.
TFIIH هڪ اهم ڪردار ادا ڪري ٿو ڇاڪاڻ ته ان ۾ هيلي ڪيس (ڊي اين اي ان وائنڊنگ) ۽ ڪائنس سرگرمي آهي، جيڪا آر اين اي پوليمريز II جي سي ٽي ڊي (سي ٽرمينل ڊومين) کي فاسفوريليٽس ڪري ٿي. سي ٽي ڊي فاسفوريليشن آر اين اي پوليمريز II کي پروموٽر کان "ڇڏڻ" ۽ ڊگھائي واري مرحلي ۾ داخل ٿيڻ ۾ مدد ڪري ٿي، جڏهن ته آر اين اي پروسيسنگ پروٽين لاءِ هڪ پليٽ فارم پڻ فراهم ڪري ٿي.
اسٽيج 2: ٽرانسڪرپشن ڊگھائي
شروعات کان پوءِ، آر اين اي پوليمريز ٽيمپليٽ ڊي اين اي سان گڏ هلندو آهي ۽ آر اين اي زنجير کي ڊگهو ڪندو آهي. آر اين اي نيوڪليوٽائڊس (ATP، UTP، GTP، CTP) هڪ هڪ ڪري شامل ڪيا ويندا آهن، جيئن بنيادي جوڙا ٿين ٿا. ڊگھائي دوران، آر اين اي پوليمريز هڪ ٽرانسڪرپشن بلبل ٺاهيندو آهي جتي ڊي اين اي عارضي طور تي کليل هوندو آهي. پوليمريز جي پويان، ڊي اين اي کليل هوندو آهي، جڏهن ته نئون ٺهيل آر اين اي اينزائم ڪمپليڪس مان نڪرندو آهي.
ڊگھائي ۾ هڪ محدود پروف ريڊنگ ميڪانيزم پڻ آهي. جيڪڏهن ڪو غلط جوڙو ٿئي ٿو، ته آر اين اي پوليمريز آر اين اي جي غلط پڇاڙي کي ڪٽي ڪري غلطي کي روڪي ۽ درست ڪري سگهي ٿو، پوءِ سنٿيسس جاري رکي سگهي ٿو.
يوڪيريوٽس ۾، ڊگھائي اڪثر اضافي ضابطي سان گڏ هوندي آهي، جهڙوڪ پروموٽر جي ويجهو آر اين اي پوليمريز II کي روڪڻ. هي رڪجڻ هم آهنگ جين جي ضابطي ۽ تيز ٽرانسڪرپشن لاءِ تياري لاءِ ضروري آهي جڏهن سيل مخصوص سگنل وصول ڪري ٿو.
اسٽيج 3: ٽرانسڪرپشن جو خاتمو
ختم ٿيڻ ٽرانسڪرپشن کي روڪڻ ۽ ڊي اين اي مان آر اين اي ۽ آر اين اي پوليمريز ڇڏڻ جو عمل آهي.
پروڪاريوٽس ۾ ختم ٿيڻ
ٻه مکيه طريقا آهن:
1. اندروني (rho-آزاد) ختم ٿيڻ: ڊي اين اي ۾ هڪ تسلسل آهي جيڪو GC-rich RNA پيدا ڪري ٿو جيڪو هڪ وار پن جي جوڙجڪ ٺاهي ٿو، جنهن کان پوءِ هڪ U-rich sequence اچي ٿو. وار پن RNA پوليمريز کي روڪڻ جو سبب بڻجندو آهي ۽ RNA-DNA بانڊ ڪمزور ٿي ويندو آهي ته جيئن ڪمپليڪس الڳ ٿي وڃي.
2. آر ايڇ او تي منحصر ختم ٿيڻ: آر ايڇ او پروٽين (هيليڪيس) آر اين اي سان ڳنڍجي ٿو ۽ ان جي پٺيان هلندو رهي ٿو جيستائين اهو روڪيل آر اين اي پوليمريز تائين پهچي، پوءِ آر اين اي کي ٽرانسڪرپشن ڪمپليڪس مان آزاد ڪري ٿو.
يوڪريوٽس ۾ ختم ٿيڻ (آر اين اي پوليمريز II)
ڪيترن ئي جينز ۾، آر اين اي پوليمريز II هڪ پولي ايڊينيليشن سگنل (مثال طور، آر اين اي ۾ AAUAAA) منتقل ڪري ٿو ۽ پوءِ هڪ پروسيسنگ ڪمپليڪس ذريعي ڪليو ڪيو ويندو آهي. ڪليو ڪرڻ کان پوءِ، ختم ٿيڻ هڪ "ٽارپيڊو" ماڊل ذريعي ٿي سگهي ٿو (هڪ ايڪسونڪليئيز اينزائم باقي آر اين اي کي خراب ڪري ٿو ۽ پوليمريز جو پيڇو ڪري ٿو) يا هڪ پيچيده ڪنفرميشنل تبديلي ماڊل. آر اين اي پوليمريز I ۽ III ۾ ختم ٿيڻ ۾ هڪ مختلف، وڌيڪ ترتيب-مخصوص ميڪانيزم آهي.
يوڪيريوٽس ۾ آر اين اي پروسيسنگ: پري ايم آر اين اي کان بالغ ايم آر اين اي تائين
پروڪاريوٽس ۽ يوڪاريوٽس جي وچ ۾ هڪ وڏو فرق اهو آهي ته يوڪاريوٽڪ ايم آر اين اي کي عام طور تي ترجمو ڪرڻ کان اڳ پروسيس ڪيو ويندو آهي. هي پروسيسنگ گڏيل طور تي (ٽرانسڪرپشن سان گڏ) ٿيندي آهي ۽ ان ۾ شامل آهن:
1. 5' ڪيپ اٽيچمينٽ: 5' جي آخر ۾ 7-ميٿيل گانوسين گروپ جو اضافو. ڪيپ آر اين اي کي تباهي کان بچائيندو آهي، سائيٽوپلازم ڏانهن برآمد ڪرڻ ۾ مدد ڪندو آهي، ۽ ترجمي جي شروعات لاءِ ضروري آهي.
2. اسپلائسوسوم ذريعي انٽرون کي هٽائڻ ۽ ايڪسونز کي اسپلائس ڪرڻ. متبادل اسپلائسنگ هڪ جين مان ڪيترائي پروٽين آئسفارم پيدا ڪري سگهي ٿي، پروٽيم تنوع وڌائي ٿي.
3. پولي ايڊينيليشن (پولي-اي ٽيل): 3' جي آخر ۾ پولي-اي ٽيل جو اضافو. هي ٽيل mRNA جي استحڪام کي وڌائي ٿو، برآمد ۾ مدد ڪري ٿو، ۽ ترجمي جي ڪارڪردگي کي متاثر ڪري ٿو.
غير پروسيس ٿيل آر اين اي (پري ايم آر اين اي) عام طور تي ترجمو نه ڪيو ويندو آهي. سيل جو معيار ڪنٽرول سسٽم خراب آر اين اي کي برقرار رکندو يا خراب ڪندو.
ٽرانسڪرپشنل ريگيوليشن: سڀئي جين هر وقت سرگرم ڇو نه هوندا آهن؟
ٽرانسڪرپشن جين جي اظهار لاءِ بنيادي ڪنٽرول پوائنٽ آهي. سيلز ضابطو ڪن ٿا ته ڪهڙا جين فعال آهن، انهن کي ڪيتري مضبوطيءَ سان ٽرانسڪرپشن ڪيو وڃي ٿو، ۽ ٽرانسڪرپشن کي ڪڏهن بند ڪيو وڃي. هي ضابطو سيلز کي ماحولياتي تبديلين، هارمونل سگنلن، دٻاءُ، يا ترقياتي ضرورتن جو جواب ڏيڻ جي اجازت ڏئي ٿو.
پروڪيريوٽس ۾، ضابطي ۾ اڪثر اوپيرون شامل هوندا آهن، جهڙوڪ لاک اوپيرون، جيڪو ليڪٽوز کي ورهائڻ واري اينزائم کي صرف تڏهن چالو ڪندو آهي جڏهن ليڪٽوز موجود هوندو آهي. ريپريسر ۽ ايڪٽيويٽر عنصر آر اين اي پوليمريز ڀرتي کي روڪي يا وڌائي سگهن ٿا.
يوڪيريوٽس ۾، ضابطو وڌيڪ پيچيده هوندو آهي. عنصر جهڙوڪ اينهانسرز ۽ سائلنسر پروموٽر کان پري واقع ٿي سگهن ٿا پر ڊي اين اي فولڊنگ ۽ پروٽين جي رابطي ذريعي ٽرانسڪرپشنل سرگرمي تي اثر انداز ٿين ٿا. ان کان علاوه، ڪروميٽين حالتون (مثال طور، هسٽون ايسٽيليشن، جيڪو ڊي اين اي کي وڌيڪ "کليل" بڻائي ٿو) خاص طور تي اهو طئي ڪن ٿيون ته ڇا هڪ جين ٽرانسڪرپشنل مشينري تائين رسائي لائق آهي.
پينوٽ اپ
ٽرانسڪرپشن جو طريقو آر اين اي ۾ جينياتي معلومات جي اظهار جي دل ۾ آهي، ٻئي پروٽين جي جوڙجڪ لاءِ هڪ وچولي جي طور تي ۽ هڪ فنڪشنل ماليڪيول جي طور تي جيڪو ريگيوليٽري ۽ ساختي ڪردار ادا ڪري ٿو. هي عمل ٽن مکيه مرحلن ذريعي ٿئي ٿو - شروعات، ڊگهو ٿيڻ، ۽ ختم ٿيڻ - پروڪاريوٽس ۽ يوڪاريوٽس جي وچ ۾ مختلف پيچيدگي سان. يوڪاريوٽس ۾، ٽرانسڪرپشن آر اين اي پروسيسنگ سان مضبوطي سان ضم ٿيل آهي جهڙوڪ 5' ڪيپ ٺهڻ، اسپلائسنگ، ۽ پولي ايڊينيليشن. ڇاڪاڻ ته ٽرانسڪرپشن پڻ انتهائي منظم ضابطي جي تابع آهي، هن عمل کي سمجهڻ مختلف شعبن ۾ اهم آهي، جينياتيات ۽ بايو ٽيڪنالاجي کان وٺي ماليڪيولر دوائن تائين، جنهن ۾ خراب جين اظهار سان لاڳاپيل بيمارين کي سمجهڻ شامل آهي.
