हर कोई जो आणविक जीव विज्ञान, जैव रसायन, आनुवंशिक इंजीनियरिंग और कई अन्य संबंधित विज्ञानों का अध्ययन करता है, जल्दी या बाद में सवाल पूछता है: आरएनए पोलीमरेज़ का कार्य क्या है? यह एक जटिल विषय है, जिसे अभी भी पूरी तरह से खोजा नहीं गया है, लेकिन फिर भी, जो ज्ञात है वह लेख के ढांचे के भीतर शामिल किया जाएगा।
सामान्य जानकारी
यह याद रखना आवश्यक है कि यूकेरियोट्स और प्रोकैरियोट्स का एक आरएनए पोलीमरेज़ होता है। पहले को आगे तीन प्रकारों में विभाजित किया गया है, जिनमें से प्रत्येक जीन के एक अलग समूह के प्रतिलेखन के लिए जिम्मेदार है। सादगी के लिए इन एंजाइमों को पहले, दूसरे और तीसरे आरएनए पोलीमरेज़ के रूप में गिना जाता है। प्रोकैरियोट, जिसकी संरचना परमाणु मुक्त है, प्रतिलेखन के दौरान एक सरलीकृत योजना के अनुसार कार्य करता है। इसलिए, स्पष्टता के लिए, अधिक से अधिक जानकारी को कवर करने के लिए, यूकेरियोट्स पर विचार किया जाएगा। आरएनए पोलीमरेज़ संरचनात्मक रूप से एक दूसरे के समान हैं। माना जाता है कि उनमें कम से कम 10 पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाएं होती हैं। उसी समय, आरएनए पोलीमरेज़ 1 जीन को संश्लेषित (प्रतिलेखित) करता है जिसे बाद में विभिन्न प्रोटीनों में अनुवादित किया जाएगा। दूसरा जीन को ट्रांसक्रिप्ट कर रहा है, जिसे बाद में प्रोटीन में अनुवादित किया जाता है। आरएनए पोलीमरेज़ 3 को विभिन्न प्रकार के कम आणविक भार स्थिर एंजाइमों द्वारा दर्शाया जाता है जो मध्यम रूप सेअल्फा अमैटिन के प्रति संवेदनशील। लेकिन हमने तय नहीं किया है कि आरएनए पोलीमरेज़ क्या है! यह उन एंजाइमों का नाम है जो राइबोन्यूक्लिक एसिड अणुओं के संश्लेषण में शामिल होते हैं। एक संकीर्ण अर्थ में, यह डीएनए पर निर्भर आरएनए पोलीमरेज़ को संदर्भित करता है जो एक डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड टेम्पलेट के आधार पर कार्य करता है। जीवित जीवों के दीर्घकालिक और सफल कामकाज के लिए एंजाइमों का बहुत महत्व है। आरएनए पोलीमरेज़ सभी कोशिकाओं और अधिकांश विषाणुओं में पाए जाते हैं।
सुविधाओं के आधार पर विभाजन
सबयूनिट संरचना के आधार पर, आरएनए पोलीमरेज़ को दो समूहों में विभाजित किया जाता है:
- पहला सरल जीनोम में कम संख्या में जीन के प्रतिलेखन से संबंधित है। इस मामले में कार्य करने के लिए जटिल नियामक कार्रवाइयों की आवश्यकता नहीं है। इसलिए, इसमें सभी एंजाइम शामिल हैं जिनमें केवल एक सबयूनिट होता है। एक उदाहरण बैक्टीरियोफेज और माइटोकॉन्ड्रिया का आरएनए पोलीमरेज़ है।
- इस समूह में यूकेरियोट्स और बैक्टीरिया के सभी आरएनए पोलीमरेज़ शामिल हैं, जो जटिल हैं। वे जटिल मल्टी-सबयूनिट प्रोटीन कॉम्प्लेक्स हैं जो हजारों विभिन्न जीनों को ट्रांसक्रिप्ट कर सकते हैं। अपने कामकाज के दौरान, ये जीन बड़ी संख्या में नियामक संकेतों का जवाब देते हैं जो प्रोटीन कारकों और न्यूक्लियोटाइड से आते हैं।
ऐसा संरचनात्मक-कार्यात्मक विभाजन वास्तविक स्थिति का एक बहुत ही सशर्त और मजबूत सरलीकरण है।
आरएनए पोलीमरेज़ I क्या करता है?
उन्हें प्राथमिक बनाने का कार्य सौंपा गया हैrRNA जीन ट्रांसक्रिप्ट, यानी वे सबसे महत्वपूर्ण हैं। उत्तरार्द्ध को पदनाम 45S-RNA के तहत बेहतर जाना जाता है। इनकी लंबाई लगभग 13 हजार न्यूक्लियोटाइड्स होती है। इससे 28S-RNA, 18S-RNA और 5,8S-RNA बनते हैं। इस तथ्य के कारण कि उन्हें बनाने के लिए केवल एक ट्रांसक्रिप्टर का उपयोग किया जाता है, शरीर को एक "गारंटी" प्राप्त होती है कि अणु समान मात्रा में बनेंगे। वहीं आरएनए को सीधे बनाने के लिए सिर्फ 7 हजार न्यूक्लियोटाइड्स का ही इस्तेमाल होता है। शेष प्रतिलेख नाभिक में अवक्रमित होता है। इतने बड़े अवशेषों के संबंध में एक मत है कि यह राइबोसोम के निर्माण के प्रारंभिक चरणों के लिए आवश्यक है। उच्च प्राणियों की कोशिकाओं में इन पोलीमरेज़ की संख्या 40 हजार इकाइयों के निशान के आसपास उतार-चढ़ाव करती है।
यह कैसे आयोजित किया जाता है?
तो, हमने पहले आरएनए पोलीमरेज़ (अणु की प्रोकैरियोटिक संरचना) पर पहले ही अच्छी तरह से विचार कर लिया है। इसी समय, बड़ी उपइकाइयों के साथ-साथ बड़ी संख्या में अन्य उच्च-आणविक-भार पॉलीपेप्टाइड्स में अच्छी तरह से परिभाषित कार्यात्मक और संरचनात्मक डोमेन होते हैं। जीन के क्लोनिंग और उनकी प्राथमिक संरचना के निर्धारण के दौरान, वैज्ञानिकों ने श्रृंखला के क्रमिक रूप से रूढ़िवादी वर्गों की पहचान की। अच्छी अभिव्यक्ति का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने पारस्परिक विश्लेषण भी किया, जो हमें व्यक्तिगत डोमेन के कार्यात्मक महत्व के बारे में बात करने की अनुमति देता है। ऐसा करने के लिए, साइट-निर्देशित उत्परिवर्तजन का उपयोग करते हुए, पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं में व्यक्तिगत अमीनो एसिड को बदल दिया गया था, और इस तरह के संशोधित सबयूनिट्स का उपयोग एंजाइमों के संयोजन में किया गया था, जो इन निर्माणों में प्राप्त गुणों के बाद के विश्लेषण के साथ थे। यह नोट किया गया था कि इसके संगठन के कारण, पहले आरएनए पोलीमरेज़ परअल्फा-एमैटिन (पीले ग्रीब से प्राप्त एक अत्यधिक जहरीला पदार्थ) की उपस्थिति बिल्कुल भी प्रतिक्रिया नहीं करती है।
ऑपरेशन
पहला और दूसरा आरएनए पोलीमरेज़ दोनों दो रूपों में मौजूद हो सकते हैं। उनमें से एक विशिष्ट प्रतिलेखन आरंभ करने के लिए कार्य कर सकता है। दूसरा डीएनए पर निर्भर आरएनए पोलीमरेज़ है। यह संबंध कामकाज की गतिविधि के परिमाण में प्रकट होता है। विषय अभी भी जांच के अधीन है, लेकिन यह पहले से ही ज्ञात है कि यह दो प्रतिलेखन कारकों पर निर्भर करता है, जिन्हें SL1 और UBF के रूप में नामित किया गया है। उत्तरार्द्ध की ख़ासियत यह है कि यह सीधे प्रमोटर से जुड़ सकता है, जबकि SL1 को UBF की उपस्थिति की आवश्यकता होती है। यद्यपि यह प्रयोगात्मक रूप से पाया गया था कि डीएनए पर निर्भर आरएनए पोलीमरेज़ न्यूनतम स्तर पर और बाद की उपस्थिति के बिना प्रतिलेखन में भाग ले सकता है। लेकिन इस तंत्र के सामान्य कामकाज के लिए अभी भी यूबीएफ की जरूरत है। बिल्कुल क्यों? अब तक, इस व्यवहार का कारण स्थापित करना संभव नहीं हो पाया है। सबसे लोकप्रिय व्याख्याओं में से एक से पता चलता है कि यूबीएफ एक प्रकार के आरडीएनए ट्रांसक्रिप्शन उत्तेजक के रूप में कार्य करता है क्योंकि यह बढ़ता और विकसित होता है। जब आराम का चरण होता है, तो कामकाज का न्यूनतम आवश्यक स्तर बनाए रखा जाता है। और उसके लिए, प्रतिलेखन कारकों की भागीदारी महत्वपूर्ण नहीं है। आरएनए पोलीमरेज़ इस तरह काम करता है। इस एंजाइम के कार्य हमें अपने शरीर के छोटे "बिल्डिंग ब्लॉक्स" को पुन: उत्पन्न करने की प्रक्रिया का समर्थन करने की अनुमति देते हैं, जिसकी बदौलत इसे दशकों तक लगातार अपडेट किया जाता है।
एंजाइमों का दूसरा समूह
उनके कामकाज को दूसरे वर्ग के प्रमोटरों के एक मल्टीप्रोटीन प्री-दीक्षा परिसर की असेंबली द्वारा नियंत्रित किया जाता है। अक्सर यह विशेष प्रोटीन - सक्रियकर्ताओं के साथ काम में व्यक्त किया जाता है। एक उदाहरण टीवीआर है। ये संबद्ध कारक हैं जो TFIID का हिस्सा हैं। वे p53, NF kappa B आदि के लिए लक्ष्य हैं। प्रोटीन, जो संयोजक कहलाते हैं, भी नियमन की प्रक्रिया में अपना प्रभाव डालते हैं। एक उदाहरण GCN5 है। इन प्रोटीनों की आवश्यकता क्यों है? वे एडेप्टर के रूप में कार्य करते हैं जो पूर्व-दीक्षा परिसर में शामिल सक्रियकर्ताओं और कारकों की बातचीत को समायोजित करते हैं। प्रतिलेखन सही ढंग से होने के लिए, आवश्यक आरंभ करने वाले कारकों की उपस्थिति आवश्यक है। इस तथ्य के बावजूद कि उनमें से छह हैं, केवल एक ही प्रमोटर के साथ सीधे बातचीत कर सकता है। अन्य मामलों के लिए, एक पूर्वनिर्मित दूसरे आरएनए पोलीमरेज़ कॉम्प्लेक्स की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, इन प्रक्रियाओं के दौरान, समीपस्थ तत्व पास होते हैं - उस स्थान से केवल 50-200 जोड़े जहां प्रतिलेखन शुरू हुआ था। इनमें उत्प्रेरक प्रोटीन के बंधन का संकेत होता है।
विशेष सुविधाएँ
क्या विभिन्न मूल के एंजाइमों की उपइकाई संरचना प्रतिलेखन में उनकी कार्यात्मक भूमिका को प्रभावित करती है? इस प्रश्न का कोई सटीक उत्तर नहीं है, लेकिन माना जाता है कि यह सबसे अधिक सकारात्मक है। आरएनए पोलीमरेज़ इस पर कैसे निर्भर करता है? एक सरल संरचना के एंजाइमों के कार्य सीमित श्रेणी के जीन (या यहां तक कि उनके छोटे हिस्से) का प्रतिलेखन है। एक उदाहरण ओकाजाकी अंशों के आरएनए प्राइमरों का संश्लेषण है।बैक्टीरिया और फेज के आरएनए पोलीमरेज़ की प्रमोटर विशिष्टता यह है कि एंजाइमों की एक सरल संरचना होती है और विविधता में भिन्न नहीं होती है। यह बैक्टीरिया में डीएनए प्रतिकृति की प्रक्रिया में देखा जा सकता है। हालांकि इस पर भी विचार किया जा सकता है: जब एक सम टी-फेज के जीनोम की जटिल संरचना का अध्ययन किया गया था, जिसके विकास के दौरान जीन के विभिन्न समूहों के बीच कई ट्रांसक्रिप्शन स्विचिंग का उल्लेख किया गया था, तो यह पता चला था कि एक जटिल मेजबान आरएनए पोलीमरेज़ का उपयोग किया गया था। इसके लिए। यानी ऐसे मामलों में एक साधारण एंजाइम प्रेरित नहीं होता है। इसके कई परिणाम सामने आते हैं:
- यूकैरियोटिक और जीवाणु आरएनए पोलीमरेज़ विभिन्न प्रमोटरों को पहचानने में सक्षम होना चाहिए।
- यह आवश्यक है कि विभिन्न नियामक प्रोटीनों के लिए एंजाइमों की एक निश्चित प्रतिक्रिया हो।
- आरएनए पोलीमरेज़ टेम्पलेट डीएनए के न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम की मान्यता की विशिष्टता को बदलने में सक्षम होना चाहिए। इसके लिए विभिन्न प्रोटीन प्रभावकों का उपयोग किया जाता है।
यहां से शरीर को अतिरिक्त "बिल्डिंग" तत्वों की आवश्यकता होती है। प्रतिलेखन परिसर के प्रोटीन आरएनए पोलीमरेज़ को अपने कार्यों को पूरी तरह से करने में मदद करते हैं। यह एक जटिल संरचना के एंजाइमों के लिए सबसे बड़ी सीमा तक लागू होता है, जिसकी संभावनाओं में आनुवंशिक जानकारी के कार्यान्वयन के लिए एक व्यापक कार्यक्रम का कार्यान्वयन होता है। विभिन्न कार्यों के लिए धन्यवाद, हम आरएनए पोलीमरेज़ की संरचना में एक प्रकार का पदानुक्रम देख सकते हैं।
ट्रांसक्रिप्शन प्रक्रिया कैसे काम करती है?
क्या संचार के लिए कोई जीन जिम्मेदार हैआरएनए पोलीमरेज़? सबसे पहले, प्रतिलेखन के बारे में: यूकेरियोट्स में, प्रक्रिया नाभिक में होती है। प्रोकैरियोट्स में, यह सूक्ष्मजीव के भीतर ही होता है। पोलीमरेज़ इंटरैक्शन व्यक्तिगत अणुओं की पूरक जोड़ी के मौलिक संरचनात्मक सिद्धांत पर आधारित है। बातचीत के मुद्दों के संबंध में, हम कह सकते हैं कि डीएनए विशेष रूप से एक टेम्पलेट के रूप में कार्य करता है और प्रतिलेखन के दौरान नहीं बदलता है। चूंकि डीएनए एक अभिन्न एंजाइम है, इसलिए यह निश्चित रूप से कहा जा सकता है कि इस बहुलक के लिए एक विशेष जीन जिम्मेदार है, लेकिन यह बहुत लंबा होगा। यह नहीं भूलना चाहिए कि डीएनए में 3.1 बिलियन न्यूक्लियोटाइड अवशेष होते हैं। इसलिए, यह कहना अधिक उचित होगा कि प्रत्येक प्रकार का आरएनए अपने स्वयं के डीएनए के लिए जिम्मेदार है। पोलीमरेज़ प्रतिक्रिया को आगे बढ़ने के लिए, ऊर्जा स्रोतों और राइबोन्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट सबस्ट्रेट्स की आवश्यकता होती है। उनकी उपस्थिति में, राइबोन्यूक्लियोसाइड मोनोफॉस्फेट के बीच 3', 5'-फॉस्फोडाइस्टर बंध बनते हैं। आरएनए अणु कुछ डीएनए अनुक्रमों (प्रवर्तकों) में संश्लेषित होने लगता है। यह प्रक्रिया समाप्ति वर्गों (समाप्ति) पर समाप्त होती है। यहां शामिल साइट को ट्रांसक्रिप्टन कहा जाता है। यूकेरियोट्स में, एक नियम के रूप में, यहां केवल एक जीन होता है, जबकि प्रोकैरियोट्स में कोड के कई खंड हो सकते हैं। प्रत्येक ट्रांसक्रिप्टन में एक गैर-सूचनात्मक क्षेत्र होता है। उनमें विशिष्ट न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम होते हैं जो पहले उल्लिखित नियामक प्रतिलेखन कारकों के साथ बातचीत करते हैं।
बैक्टीरियल आरएनए पोलीमरेज़
येसूक्ष्मजीव एक एंजाइम mRNA, rRNA और tRNA के संश्लेषण के लिए जिम्मेदार है। औसत पोलीमरेज़ अणु में लगभग 5 सबयूनिट होते हैं। उनमें से दो एंजाइम के बाध्यकारी तत्वों के रूप में कार्य करते हैं। एक अन्य सबयूनिट संश्लेषण की दीक्षा में शामिल है। डीएनए के लिए गैर-विशिष्ट बंधन के लिए एक एंजाइम घटक भी है। और अंतिम सबयूनिट आरएनए पोलीमरेज़ को एक कार्यशील रूप में लाने में शामिल है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि एंजाइम अणु जीवाणु कोशिका द्रव्य में तैरते हुए "मुक्त" नहीं होते हैं। जब उपयोग में नहीं होता है, तो आरएनए पोलीमरेज़ डीएनए के गैर-विशिष्ट क्षेत्रों से जुड़ जाते हैं और एक सक्रिय प्रमोटर के खुलने की प्रतीक्षा करते हैं। विषय से थोड़ा पीछे हटते हुए, यह कहा जाना चाहिए कि प्रोटीन और बैक्टीरिया पर राइबोन्यूक्लिक एसिड पोलीमरेज़ पर उनके प्रभाव का अध्ययन करना बहुत सुविधाजनक है। व्यक्तिगत तत्वों को उत्तेजित करने या दबाने के लिए उन पर प्रयोग करना विशेष रूप से सुविधाजनक है। उनकी उच्च गुणन दर के कारण वांछित परिणाम अपेक्षाकृत जल्दी प्राप्त किया जा सकता है। काश, हमारी संरचनात्मक विविधता के कारण मानव अनुसंधान इतनी तीव्र गति से आगे नहीं बढ़ पाता।
आरएनए पोलीमरेज़ ने विभिन्न रूपों में "जड़ कैसे ली"?
यह लेख अपने तार्किक निष्कर्ष पर आ रहा है। यूकेरियोट्स पर ध्यान केंद्रित किया गया था। लेकिन आर्किया और वायरस भी हैं। इसलिए, मैं जीवन के इन रूपों पर थोड़ा ध्यान देना चाहूंगा। आर्किया के जीवन में, आरएनए पोलीमरेज़ का केवल एक समूह होता है। लेकिन यह अपने गुणों में यूकेरियोट्स के तीन संघों के समान है। कई वैज्ञानिकों ने सुझाव दिया है कि आर्किया में हम जो देख सकते हैं वह वास्तव में हैविशेष पोलीमरेज़ के विकासवादी पूर्वज। वायरस की संरचना भी दिलचस्प है। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, ऐसे सभी सूक्ष्मजीवों का अपना पोलीमरेज़ नहीं होता है। और जहां है, वह एक एकल उपइकाई है। माना जाता है कि वायरल एंजाइम जटिल आरएनए निर्माणों के बजाय डीएनए पोलीमरेज़ से प्राप्त होते हैं। हालांकि, सूक्ष्मजीवों के इस समूह की विविधता के कारण, माना गया जैविक तंत्र के विभिन्न कार्यान्वयन हैं।
निष्कर्ष
काश, अभी मानव जाति के पास जीनोम को समझने के लिए आवश्यक सभी आवश्यक जानकारी नहीं है। और क्या किया जा सकता था! लगभग सभी बीमारियों का मूल रूप से आनुवंशिक आधार होता है - यह मुख्य रूप से वायरस पर लागू होता है जो हमें लगातार समस्याएं, संक्रमण आदि का कारण बनता है। सबसे जटिल और लाइलाज रोग भी वास्तव में प्रत्यक्ष या परोक्ष रूप से मानव जीनोम पर निर्भर होते हैं। जब हम खुद को समझना और इस ज्ञान को अपने लाभ के लिए लागू करना सीख जाते हैं, तो बड़ी संख्या में समस्याएं और बीमारियां समाप्त हो जाएंगी। चेचक और प्लेग जैसी कई भयानक बीमारियाँ पहले ही अतीत की बात हो चुकी हैं। वहाँ जाने की तैयारी कर रहे हैं कण्ठमाला, काली खांसी। लेकिन हमें आराम नहीं करना चाहिए, क्योंकि हम अभी भी बड़ी संख्या में विभिन्न चुनौतियों का सामना कर रहे हैं जिनका उत्तर देने की आवश्यकता है। और वह मिल जाएगा, क्योंकि सब कुछ इसी ओर बढ़ रहा है।
