आरएनए हस्तक्षेप क्या है? यह शब्द यूकेरियोटिक कोशिकाओं में जीन की गतिविधि को नियंत्रित करने के लिए एक प्रणाली को संदर्भित करता है। इसी तरह की प्रक्रिया राइबोन्यूक्लिक एसिड के छोटे (प्रति श्रृंखला 25 न्यूक्लियोटाइड से अधिक नहीं) अणुओं के कारण होती है।
आरएनए हस्तक्षेप को एमआरएनए के विनाश या गतिरोध के माध्यम से जीन अभिव्यक्ति के पोस्ट-ट्रांसक्रिप्शनल अवरोध की विशेषता है।
महत्व
यह कई यूकेरियोट्स की कोशिकाओं में पाया गया: कवक, पौधे, जानवर।
आरएनए हस्तक्षेप कोशिकाओं को वायरस से बचाने का एक महत्वपूर्ण तरीका माना जाता है। वह भ्रूणजनन की प्रक्रिया में भाग लेती है।
जीन अभिव्यक्ति पर राइबोन्यूक्लिक एसिड के प्रभाव की शक्तिशाली और चयनात्मक प्रकृति के कारण, जीवित जीवों, सेल संस्कृतियों में गंभीर जैविक अनुसंधान किया जा सकता है।
पहले, RNA हस्तक्षेप का एक अलग नाम था - cosuppression। इस प्रक्रिया के विस्तृत अध्ययन के बाद, एंड्रयू फायर और क्रेग मेलो द्वारा इसकी घटना के तंत्र के अध्ययन के लिए चिकित्सा में नोबेल पुरस्कार प्राप्त करने के बाद, इस प्रक्रिया का नाम बदल दिया गया।
इतिहास
आरएनए हस्तक्षेप क्या है? इसकी खोज के प्रभाव में गंभीर प्रारंभिक अवलोकन के कारण हैपादप जीनों में एंटीसेंस आरएनए अभिव्यक्ति का निषेध।
कुछ समय बाद, अमेरिकी वैज्ञानिकों ने आश्चर्यजनक परिणाम प्राप्त किए जब ट्रांसजीन को पेटुनिया में पेश किया गया। शोधकर्ताओं ने विश्लेषण किए गए पौधे को इस तरह से संशोधित करने की कोशिश की ताकि फूलों को अधिक संतृप्त रंग दिया जा सके। ऐसा करने के लिए, उन्होंने एंजाइम चेल्कोन सिंथेज़ के लिए जीन की अतिरिक्त प्रतियों को कोशिकाओं में पेश किया, जो बैंगनी रंगद्रव्य के निर्माण के लिए जिम्मेदार है।
लेकिन अध्ययन के परिणाम पूरी तरह से अप्रत्याशित थे। पेटुनिया के कोरोला के वांछित कालेपन के बजाय इस पौधे के फूल सफेद हो गए हैं। एंजाइम चेल्कोन सिंथेज़ की घटी हुई गतिविधि को कोसुप्रेशन कहा गया है।
महत्वपूर्ण बिंदु
निम्नलिखित प्रयोगों ने mRNA अवक्रमण के स्तर में वृद्धि के कारण जीन अभिव्यक्ति के पोस्ट-ट्रांसक्रिप्शनल अवरोधन की इस प्रक्रिया पर प्रभाव का खुलासा किया।
उस समय यह ज्ञात था कि जो पौधे विशेष प्रोटीन व्यक्त करते हैं, वे वायरस से संक्रमण के लिए अतिसंवेदनशील नहीं होते हैं। यह प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किया गया है कि इस तरह के प्रतिरोध को प्राप्त करने के लिए वायरल आरएनए के एक छोटे गैर-कोडिंग अनुक्रम को पादप जीन में शामिल करके प्राप्त किया जाता है।
आरएनए हस्तक्षेप, जिसके तंत्र को अभी भी पूरी तरह से समझा नहीं गया है, को "वायरस-प्रेरित जीन साइलेंसिंग" कहा गया है।
जीवविज्ञानी ऐसी घटनाओं के योग को जीन अभिव्यक्ति के पोस्ट-ट्रांसक्रिप्शनल निषेध कहने लगे।
एंड्रयू फायर और उनके सहयोगियों ने एक समान घटना और शब्दार्थ के एक सेट की शुरूआत के बीच संबंध को साबित करने में कामयाबी हासिल कीआरएनए और एंटीसेंस डबल स्ट्रैंडेड आरएनए बनाते हैं। यह वह थी जिसे वर्णित प्रक्रिया की उपस्थिति के मुख्य कारण के रूप में पहचाना गया था।
आणविक तंत्र की विशेषताएं
गियार्डिया इंटेस्टाइनलिस डिसर प्रोटीन डबल-स्ट्रैंडेड आरएनए को काटकर छोटे हस्तक्षेप करने वाले आरएनए अंशों का उत्पादन करने के लिए उत्प्रेरित होता है। RNAase डोमेन हरा है, PAZ डोमेन पीला है, और बाइंडिंग हेलिक्स नीला है।
आरएनए हस्तक्षेप का अनुप्रयोग बहिर्जात और अंतर्जात मार्गों पर आधारित है।
पहला तंत्र वायरस जीनोम पर आधारित है या प्रयोगशाला प्रयोगों का परिणाम है। इस तरह के आरएनए को साइटोप्लाज्म में छोटे टुकड़ों में काट दिया जाता है। दूसरा प्रकार एक जीवित जीव के व्यक्तिगत जीन की अभिव्यक्ति के दौरान बनता है, उदाहरण के लिए, प्री-माइक्रो आरएनए। इसमें नाभिक के भीतर विशिष्ट स्टेम-लूप संरचनाओं का निर्माण शामिल है, जो एमआरएनए बनाते हैं जो आरआईएससी परिसर के साथ बातचीत करते हैं।
छोटे दखल देने वाले आरएनए
वे सिरों पर न्यूक्लियोटाइड प्रोट्रूशियंस के साथ 20-25 न्यूक्लियोटाइड से युक्त श्रृंखलाएं हैं। प्रत्येक श्रृंखला में 3' छोर पर एक हाइड्रॉक्सिल अंश और 5' भाग पर एक फॉस्फेट समूह होता है। इस प्रकार की संरचना आरएनए युक्त हेयरपिन पर डिसर एंजाइम की क्रिया के परिणामस्वरूप बनती है। दरार के बाद, टुकड़े उत्प्रेरक परिसर का हिस्सा बन जाते हैं। आर्गोनॉट प्रोटीन धीरे-धीरे आरएनए डुप्लेक्स को खोल देता है, जो आरआईएससी में केवल एक "गाइड" स्ट्रैंड को छोड़ने में योगदान देता है। यह इफ़ेक्टर कॉम्प्लेक्स को एक विशिष्ट लक्ष्य mRNA की खोज करने की अनुमति देता है। शामिल होने परsiRNA-RISC जटिल mRNA अवक्रमण होता है।
ये अणु एक प्रकार के लक्ष्य एमआरएनए के साथ संकरण करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप अणु में दरार आ जाती है।
एमआरएनए
आरएनए हस्तक्षेप और पौधों की सुरक्षा परस्पर संबंधित प्रक्रियाएं हैं।
mRNA में अंतर्जात मूल के लगातार 21-22 न्यूक्लियोटाइड होते हैं, जो जीवों के व्यक्तिगत विकास की प्रक्रिया में शामिल होते हैं। इसके जीन को pri-miRNA टेप के लंबे प्राथमिक टेप बनाने के लिए स्थानांतरित किया जाता है। इन संरचनाओं में एक स्टेम-लूप का रूप होता है, उनकी लंबाई में 70 न्यूक्लियोटाइड होते हैं। उनमें RNase गतिविधि के साथ एक एंजाइम होता है, साथ ही एक प्रोटीन भी होता है जो डबल-स्ट्रैंडेड RNA को बांधने में सक्षम होता है। इसके अलावा, साइटोप्लाज्म में परिवहन होता है, जहां परिणामी आरएनए डिसर एंजाइम के लिए एक सब्सट्रेट बन जाता है। सेल के प्रकार के आधार पर प्रोसेसिंग अलग-अलग तरीकों से हो सकती है।
इस प्रकार आरएनए हस्तक्षेप काम करता है। प्रक्रिया के आवेदन को अभी तक पूरी तरह से खोजा नहीं गया है।
उदाहरण के लिए, एमआरएनए प्रसंस्करण के एक अलग पथ की संभावना स्थापित करना संभव था, जो डिसर पर निर्भर नहीं करता है। इस मामले में, अणु को अर्गोनॉट प्रोटीन द्वारा काटा जाता है। MiRNA और siRNA के बीच का अंतर कई अलग-अलग mRNAs के साथ अनुवाद को बाधित करने की क्षमता है जिसमें समान अमीनो एसिड अनुक्रम होते हैं।
RISC इफ़ेक्टर कॉम्प्लेक्स
आरएनए हस्तक्षेप,जिसके जैविक कार्य प्रोटीन कॉम्प्लेक्स से संबंधित कई मुद्दों को हल करने की अनुमति देते हैं, जो हस्तक्षेप के दौरान mRNA की दरार को सुनिश्चित करता है। आरआईएससी परिसर एटीपी के कई टुकड़ों में विभाजन को बढ़ावा देता है।
एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण की मदद से, यह निर्धारित किया गया था कि इस तरह के एक जटिल के माध्यम से प्रक्रिया में काफी तेजी आई है। इसका उत्प्रेरक भाग अर्गोनॉट प्रोटीन माना जाता है, जो साइटोप्लाज्म में कुछ स्थानों पर स्थानीयकृत होते हैं। ऐसे पी-बॉडी आरएनए गिरावट के महत्वपूर्ण स्तरों वाले क्षेत्रों का प्रतिनिधित्व करते हैं; यह उनमें है कि उच्चतम एमआरएनए गतिविधि का पता चला था। ऐसे परिसरों का विनाश आरएनए हस्तक्षेप प्रक्रिया की दक्षता में कमी के साथ होता है।
प्रतिलेखन दमन के तरीके
ट्रांसलेशनल इनहिबिशन के स्तर पर अपनी कार्रवाई के अलावा, आरएनए का जीन ट्रांसक्रिप्शन पर भी प्रभाव पड़ता है। कुछ यूकेरियोट्स जीनोम संरचना की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए इस तरह का उपयोग करते हैं। हिस्टोन के संशोधन के लिए धन्यवाद, एक निश्चित क्षेत्र में जीन की अभिव्यक्ति को कम करना संभव है, क्योंकि ऐसा टुकड़ा हेटरोक्रोमैटिन के रूप में गुजरता है।
आरएनए हस्तक्षेप और इसकी जैविक भूमिका एक महत्वपूर्ण मुद्दा है जो गंभीर अध्ययन और विश्लेषण के योग्य है। अनुसंधान करने के लिए, श्रृंखला के उन वर्गों पर विचार किया जाता है जो जोड़ी के प्रकार के लिए जिम्मेदार होते हैं।
उदाहरण के लिए, खमीर के लिए, प्रतिलेखन दमन ठीक आरआईएससी परिसर द्वारा किया जाता है, जिसमें क्रोमोडोमैन, आर्गोनॉट और एक प्रोटीन के साथ Chp1 टुकड़ा होता हैअज्ञात समारोह Tas3।
हेटरोक्रोमैटिन क्षेत्रों के गठन को प्रेरित करने के लिए, डिसर एंजाइम, आरएनए पोलीमरेज़ की आवश्यकता होती है। ऐसे जीनों के विभाजन से हिस्टोन मिथाइलेशन का उल्लंघन होता है, जिससे कोशिका विभाजन में मंदी आती है, या इस प्रक्रिया का पूर्ण विराम हो जाता है।
आरएनए संपादन
उच्च यूकेरियोट्स में इस प्रक्रिया का सबसे सामान्य रूप एडेनोसाइन को इनोसिन में परिवर्तित करने की प्रक्रिया है, जो आरएनए के दोहरे स्ट्रैंड में होता है। इस तरह के परिवर्तन को अंजाम देने के लिए एंजाइम एडीनोसिन डेमिनेज का उपयोग किया जाता है।
इक्कीसवीं सदी की शुरुआत में, एक परिकल्पना सामने रखी गई थी, जिसके अनुसार अणु के आरएनए हस्तक्षेप और संपादन के तंत्र को प्रतिस्पर्धी प्रक्रियाओं के रूप में मान्यता दी गई थी। स्तनधारी अध्ययनों से पता चलता है कि आरएनए संपादन ट्रांसजीन साइलेंसिंग को रोक सकता है।
जीवों के बीच अंतर
यह विदेशी आरएनए को देखने की क्षमता में निहित है, हस्तक्षेप के दौरान उन्हें लागू करें। पौधों के लिए, यह प्रभाव प्रणालीगत है। आरएनए की थोड़ी सी भी शुरूआत के मामले में भी, पूरे शरीर में एक निश्चित जीन दब जाता है। इस क्रिया के साथ, आरएनए संकेत अन्य कोशिकाओं के बीच प्रेषित होता है। आरएनए पोलीमरेज़ इसके प्रवर्धन में भाग लेता है।
जीवों के बीच आरएनए हस्तक्षेप की प्रक्रिया में विदेशी जीन के उपयोग में अंतर होता है।
पौधों में, siRNA परिवहन की प्रक्रिया प्लास्मोडेसमाटा के माध्यम से होती है। ऐसे आरएनए प्रभावों की विरासत कुछ जीनों के प्रमोटरों के मिथाइलेशन द्वारा सुनिश्चित की जाती है।
इस तंत्र और. के बीच मुख्य अंतरपौधे उनकी एमआरएनए संपूरकता की आदर्शता है, जो आरआईएससी परिसर के साथ मिलकर इस अणु के पूर्ण क्षरण में योगदान देता है।
जैविक कार्य
विचाराधीन प्रणाली विदेशी सामग्रियों के प्रति प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया का एक महत्वपूर्ण घटक है। उदाहरण के लिए, पौधों में डिसर प्रोटीन के कई एनालॉग होते हैं, जिनका उपयोग कई वायरल जीवों से लड़ने के लिए किया जाता है।
आरएनए को एक पौधे से प्राप्त एंटीवायरल रक्षा तंत्र माना जा सकता है जो पूरे शरीर में सक्रिय होता है।
इस तथ्य के बावजूद कि पशु कोशिकाओं में बहुत कम डिसर प्रोटीन व्यक्त किया जाता है, हम एंटीवायरल प्रतिक्रिया में आरएनए की भागीदारी के बारे में बात कर सकते हैं।
वर्तमान में, मनुष्यों और जानवरों के शरीर में होने वाली प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं का आंशिक अध्ययन किया गया है।
जीवविज्ञानी अनुसंधान जारी रखते हैं, न केवल उनकी घटना के तंत्र को प्रमाणित करने की कोशिश कर रहे हैं, बल्कि प्रतिरक्षा बातचीत को प्रभावित करने के तरीके भी खोज रहे हैं। आरएनए हस्तक्षेप की सभी बारीकियों की एक सफल व्याख्या के मामले में, वैज्ञानिक इन जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं को नियंत्रित करने और विदेशी निकायों के खिलाफ सुरक्षा तंत्र बनाने में सक्षम होंगे।
