स्प्लिकिंग: कार्य, कार्ये, भूमिका आणि रोग

स्प्लिसिंग युकेरियोट्सच्या न्यूक्लियसमध्ये ट्रान्सक्रिप्शन दरम्यान एक महत्त्वपूर्ण प्रक्रिया दर्शवते, ज्यामध्ये परिपक्व mRNA पूर्व-mRNA मधून बाहेर पडतो. या प्रक्रियेत, लिप्यंतरणानंतरही प्री-mRNA मध्ये उपस्थित असलेले इंट्रोन्स काढून टाकले जातात आणि उर्वरित एक्सॉन्स एकत्रित करून अंतिम mRNA तयार केले जातात.

स्प्लिसिंग म्हणजे काय?

पहिली पायरी जीन अभिव्यक्तीला ट्रान्सक्रिप्शन म्हणतात. या प्रक्रियेत, आरएनए संश्लेषित केले जाते, डीएनएचा टेम्पलेट म्हणून वापर केला जातो. आण्विक जीवशास्त्राचा मध्यवर्ती सिद्धांत असा आहे की अनुवांशिक माहितीचा प्रवाह माहिती वाहक DNA ते RNA ते प्रथिन आहे. मध्ये पहिले पाऊल जीन अभिव्यक्ती लिप्यंतरण आहे. या प्रक्रियेत, आरएनए संश्लेषित केले जाते, डीएनए टेम्पलेट म्हणून वापरून. डीएनए हा अनुवांशिक माहितीचा वाहक आहे, जो चार घटकांचा समावेश असलेल्या कोडच्या मदतीने तेथे संग्रहित केला जातो. खुर्च्या अॅडेनाइन, थायमिन, ग्वानिन आणि सायटोसिन. ट्रान्सक्रिप्शन दरम्यान, आरएनए पॉलिमरेझ प्रोटीन कॉम्प्लेक्स डीएनएचा मूळ क्रम वाचतो आणि संबंधित "प्री-मेसेंजर आरएनए" (थोडक्यासाठी प्री-एमआरएनए) तयार करतो. या प्रक्रियेत, थायमिनऐवजी नेहमी युरेसिल टाकले जाते. जीन्स एक्सॉन्स आणि इंट्रोन्सने बनलेले असतात. एक्सॉन्स हे अनुवांशिक सामग्रीचे ते भाग आहेत जे प्रत्यक्षात अनुवांशिक माहिती एन्कोड करतात. इंट्रोन्स, दुसरीकडे, a मधील नॉन-कोडिंग विभागांचे प्रतिनिधित्व करतात जीन. डीएनएवर साठवलेली जनुके अशा प्रकारे एकमेकांशी जुळत नसलेल्या लांबलचक भागांमध्ये एकमेकांशी जोडलेली असतात. अमिनो आम्ल नंतरच्या प्रथिनांमध्ये आणि अनुवादात योगदान देऊ नका. 60 ते 35 न्यूक्लियोटाइड्सच्या दरम्यान लांबीसह जनुकामध्ये 100,000 इंट्रोन्स असू शकतात. सरासरी, हे इंट्रोन्स एक्सॉनपेक्षा दहापट लांब असतात. लिप्यंतरणाच्या पहिल्या चरणात तयार झालेले पूर्व-mRNA, ज्याला अनेकदा अपरिपक्व mRNA असेही संबोधले जाते, त्यात अजूनही एक्सॉन आणि इंट्रोन्स दोन्ही असतात. येथूनच स्प्लिसिंगची प्रक्रिया सुरू होते. इंट्रोन्स पूर्व-mRNA मधून काढले जाणे आवश्यक आहे आणि उर्वरित एक्सॉन्स एकमेकांशी जोडलेले असणे आवश्यक आहे. तरच परिपक्व mRNA केंद्रक सोडू शकतो आणि अनुवाद सुरू करू शकतो. स्प्लिसिंग बहुतेक स्प्लिसिओसोमच्या मदतीने केले जाते. हे पाच snRNPs (लहान न्यूक्लियर रिबोन्यूक्लियोप्रोटीन कण) बनलेले आहे. या प्रत्येक snRNP मध्ये snRNA आणि असते प्रथिने. इतर काही प्रथिने जे snRNPs चा भाग नाहीत ते देखील spliceosome चा भाग आहेत. Spliceosomes मोठ्या आणि लहान spliceosome मध्ये विभागले आहेत. प्रमुख स्प्लिसिओसोम सर्व मानवी इंट्रोन्सपैकी 95% पेक्षा जास्त प्रक्रिया करतात आणि किरकोळ स्प्लिसिओसोम प्रामुख्याने एटीएसी इंट्रोन्स हाताळतात. स्प्लिसिंगचे स्पष्टीकरण दिल्याबद्दल, रिचर्ड जॉन रॉबर्ट्स आणि फिलिप ए. शार्प यांना 1993 मध्ये वैद्यकशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक देण्यात आले. पर्यायी स्प्लिसिंग आणि आरएनएच्या उत्प्रेरक क्रियेवरील संशोधनासाठी, थॉमस आर. सेच आणि सिडनी ऑल्टमन यांना 1989 मध्ये रसायनशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक मिळाले. .

कार्य आणि कार्य

स्प्लिसिंग प्रक्रियेत, स्प्लिसिओसोम प्रत्येक वेळी त्याच्या वैयक्तिक भागांमधून पुन्हा तयार होतो. सस्तन प्राण्यांमध्ये, snRNP U1 प्रथम 5′-स्प्लिस साइटला जोडते आणि उर्वरित स्प्लिसिओसोमची निर्मिती सुरू करते. snRNP U2 इंट्रोनच्या ब्रँचिंग साइटला जोडते. यानंतर, ट्राय-snRNP देखील बांधतात. स्प्लिसिओसोम दोन लागोपाठ ट्रान्सस्टेरिफिकेशनद्वारे स्प्लिसिंग प्रतिक्रिया उत्प्रेरित करते. प्रतिक्रियेच्या पहिल्या भागात, अ ऑक्सिजन an च्या 2′-OH गटातील अणू enडेनोसाइन "शाखा बिंदू क्रम" (BPS) हल्ल्यातून a फॉस्फरस 5′-स्प्लिस साइटमध्ये फॉस्फोडीस्टर बाँडचा अणू. हे 5′-एक्सॉन सोडते आणि इंट्रॉन फिरते. द ऑक्सिजन 3′-एक्सॉनच्या आता मुक्त 5′-OH गटाचा अणू आता 3′-स्प्लिस साइटला जोडतो, दोन एक्सॉन जोडतो आणि इंट्रॉन सोडतो. त्याद्वारे इंट्रोनला श्लिगेन-आकाराच्या रूपात आणले जाते, ज्याला लॅरिएट म्हणतात, जे नंतर खराब होते. याउलट, स्प्लिसिओसोम्स ऑटोकॅटॅलिटिक स्प्लिसिंगमध्ये (सेल्फ-स्प्लिसिंग) कोणतीही भूमिका करत नाहीत. येथे, आरएनएच्या दुय्यम संरचनेद्वारे इंट्रोन्स भाषांतरातून वगळले जातात. टीआरएनए (ट्रान्सफर आरएनए) चे एन्झाईमॅटिक स्प्लिसिंग युकेरियोट्स आणि आर्चीमध्ये होते, परंतु त्यात नाही जीवाणू. स्प्लिसिंगची प्रक्रिया अत्यंत अचूकतेने एक्सॉन-इंट्रॉन सीमेवरच घडली पाहिजे, कारण केवळ एका न्यूक्लियोटाइडचे विचलन आघाडी च्या चुकीच्या कोडिंगसाठी अमिनो आम्ल आणि अशा प्रकारे पूर्णपणे भिन्न निर्मितीसाठी प्रथिने. पूर्व-mRNA चे विभाजन पर्यावरणीय प्रभावामुळे किंवा ऊतींच्या प्रकारामुळे बदलू शकते. याचा अर्थ असा की एकाच डीएनए अनुक्रमातून वेगवेगळी प्रथिने तयार होऊ शकतात आणि अशा प्रकारे समान पूर्व-mRNA. या प्रक्रियेला पर्यायी स्प्लिसिंग म्हणतात. मानवी पेशीमध्ये सुमारे 20,000 जीन्स असतात, परंतु पर्यायी स्प्लिसिंगमुळे लाखो प्रथिने तयार करण्यास सक्षम असतात. सर्व मानवी जनुकांपैकी सुमारे 30% पर्यायी स्प्लिसिंग प्रदर्शित करतात. उत्क्रांतीच्या ओघात स्प्लिसिंगने मोठी भूमिका बजावली आहे. एक्सॉन्स अनेकदा प्रथिनांचे एकल डोमेन एन्कोड करतात, जे विविध प्रकारे एकत्र केले जाऊ शकतात. याचा अर्थ संपूर्णपणे भिन्न कार्ये असलेली प्रथिनेंची एक मोठी विविधता फक्त काही एक्सॉन्समधून निर्माण केली जाऊ शकते. या प्रक्रियेला एक्सॉन-शफलिंग म्हणतात.

रोग आणि विकार

काही अनुवांशिक रोग स्प्लिसिंगच्या जवळच्या संबंधात उद्भवू शकतात. नॉनकोडिंग इंट्रोन्समधील उत्परिवर्तन सामान्यतः होत नाहीत आघाडी प्रथिने निर्मितीतील दोष. तथापि, स्प्लिसिंगच्या नियमनासाठी महत्त्वपूर्ण असलेल्या इंट्रोनच्या भागामध्ये उत्परिवर्तन झाल्यास, हे होऊ शकते आघाडी पूर्व-mRNA च्या दोषपूर्ण स्प्लिसिंगसाठी. परिणामी परिपक्व mRNA नंतर दोषपूर्ण किंवा, सर्वात वाईट परिस्थितीत, हानिकारक प्रथिने एन्कोड करते. हे प्रकरण आहे, उदाहरणार्थ, काही प्रकारच्या बीटा-थॅलेसीमिया, एक आनुवंशिक अशक्तपणा. अशा प्रकारे उद्भवणार्या रोगांच्या इतर प्रतिनिधींचा समावेश होतो एहिलर्स-डॅन्लोस सिंड्रोम (EDS) प्रकार II आणि पाठीच्या पेशींचा शोष.