न्यूक्लिक एसिड और प्रोटीन संश्लेषण - सत्र 3

हम जानते हैं कि DNA में मौजूद जानकारी का उपयोग proteins बनाने के लिए किया जाता है। लेकिन DNA में मौजूद इस जानकारी का उपयोग proteins बनाने में कैसे किया जाता है?। यह जीन अभिव्यक्ति के माध्यम से होता है। जीन अभिव्यक्ति उस प्रक्रिया को संदर्भित करती है जिसके द्वारा जीन के भीतर एनकोड की गई आनुवंशिक जानकारी का उपयोग कार्यात्मक उत्पादों, जैसे proteins , का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। इसमें DNA में संग्रहीत genetic code को कार्यात्मक अणु में रूपान्तरित किया जाता है। इस कार्यात्मक अणु की कोशिकीय प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका होती है।

जीन अभिव्यक्ति की प्रक्रिया में पहला चरण प्रतिलेखन है। प्रतिलेखन वह प्रक्रिया है जिसमें DNA में एनकोडेड आनुवंशिक जानकारी को RNA अणु में परिवर्तित किया जाता है। प्रतिलेखन एक एंजाइम द्वारा किया जाता है जिसे कहा जाता है RNA polymerase। प्रतिलेखन के दौरान RNA पॉलीमरेज़ DNA के एक विशिष्ट क्षेत्र से जुड़ता है जिसे प्रमोटर क्षेत्र के रूप में जाना जाता है। प्रमोटर क्षेत्र में DNA अनुक्रम होते हैं जो प्रतिलेखन की शुरुआत के लिए संकेत प्रदान करते हैं। RNA पॉलीमरेज़ DNA स्ट्रैंड को अलग करता है और DNA के एक छोटे हिस्से को उजागर करता है।

फिर, RNA पॉलीमरेज़ DNA टेम्पलेट के साथ आगे बढ़ता है। RNA पॉलीमरेज़ DNA टेम्पलेट स्ट्रैंड के साथ three से five दिशा में चलता है। जैसे-जैसे यह आगे बढ़ता है, यह DNA टेम्पलेट स्ट्रैंड के अनुक्रम के आधार पर बढ़ते RNA स्ट्रैंड में पूरक RNA nucleotides जोड़ता है। RNA nucleotides फॉस्फोडाइएस्टर बंधों द्वारा एक साथ जुड़े रहते हैं। इससे एक RNA अणु बनता है जो DNA टेम्पलेट का पूरक होता है।

प्रतिलेखन तब तक जारी रहता है जब तक RNAपॉलीमरेज़ DNA टेम्पलेट पर समाप्ति संकेत तक पहुँचता है। समाप्ति संकेत के कारण RNA पॉलीमरेज़ DNA टेम्पलेट से अलग हो जाता है। परिणामस्वरूप एक नव संश्लेषित RNA अणु जारी होता है। इस नव संश्लेषित RNA अणु को प्री मैसेंजर RNA कहा जाता है।

प्रतिलेखन के बाद प्री मैसेंजर RNA को proteins में रूपांतरित होने से पहले आगे की प्रसंस्करण प्रक्रियाओं से गुजरना पड़ता है। इन प्रसंस्करण चरणों को पोस्ट ट्रांस्क्रिप्शन संशोधन कहा जाता है। पोस्ट ट्रांसक्रिप्शन संशोधनों में कैपिंग, स्प्लिसिंग और पॉलीएडेनिलेशन शामिल हैं। आइये इन संशोधनों को समझें।

कैपिंग, मैसेंजर RNA के five सिरे पर एक संशोधित nucleotide कैप को जोड़ने की प्रक्रिया है। यह टोपी मैसेंजर RNA को एक्सोन्यूक्लिऐस द्वारा होने वाले क्षरण से बचाती है। proteins बनाने के लिए राइबोसोम द्वारा मैसेंजर RNA की पहचान में इसकी महत्वपूर्ण भूमिका होती है।

पॉलीएडेनिलीकरण में मैसेंजर RNA में एडेनिन nucleotides के एक खंड को जोड़कर पॉली ए टेल का निर्माण किया जाता है। पॉली ए टेल मैसेंजर RNA स्थिरता को बढ़ाता है। यह मैसेंजर RNA को क्षरण से बचाता है। पॉली ए पूंछ की लंबाई भिन्न हो सकती है।

यूकेरियोट्स में, जीन में अक्सर कोडिंग क्षेत्रों के भीतर गैर-कोडिंग क्षेत्र होते हैं। गैर-कोडिंग क्षेत्रों को इंट्रॉन कहा जाता है। कोडिंग क्षेत्रों को एक्सॉन कहा जाता है। परिपक्व मैसेंजर RNA उत्पन्न करने के लिए गैर-कोडिंग क्षेत्रों को हटाया जाना चाहिए। स्प्लिसिंग, इंट्रॉन को हटाने और एक्सॉन को एक साथ जोड़ने की प्रक्रिया है, जिससे अनुवाद के लिए तैयार एक परिपक्व मैसेंजर RNA अणु उत्पन्न होता है।

अंत में, संसाधित मैसेंजर RNA का उपयोग करने के लिए राइबोसोम में अनुवाद होता है। अनुवादन वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा मैसेंजर RNA अणुओं द्वारा ले जाई गई आनुवंशिक जानकारी का उपयोग proteins के संश्लेषण के लिए किया जाता है। यह राइबोसोम में होता है।

अनुवाद की प्रक्रिया में निम्नलिखित चरण शामिल हैं। प्रथम चरण को दीक्षा कहा जाता है। इस चरण में, मैसेंजर RNA राइबोसोम की छोटी उप इकाई से जुड़ जाता है। ट्रांसफर RNA जो कि RNA का एक प्रकार है, मैसेंजर RNA पर start codon को पहचानता है और उससे जुड़ता है। राइबोसोम की बड़ी उप इकाई राइबोसोम की छोटी उप इकाई के साथ मिलकर अनुवाद आरंभ परिसर बनाती है। अब राइबोसोम एकत्रित हो गया है और विस्तारण चरण के लिए तैयार है।

विस्तारण के दौरान, राइबोसोम मैसेंजर RNA के साथ एक विशिष्ट दिशा में, प्रारंभिक सिरे से अंतिम सिरे तक, सरकता है। जैसे-जैसे यह आगे बढ़ता है, यह मैसेंजर RNA में codons को पढ़ता है। प्रत्येक कोडॉन एक विशिष्ट अमीनो एसिड का प्रतिनिधित्व करता है।

ट्रांसफर RNA जो कि RNA अणुओं का एक प्रकार है, संबंधित amino acids को राइबोसोम तक ले जाता है। ट्रांसफर RNA को भी कहा जाता है tRNA। प्रत्येक tRNAप्रत्येक अणु में एक विशेष अनुक्रम होता है जिसे एंटीकॉडॉन कहते हैं, जो मैसेंजर RNA के कोडॉन से मेल खाता है। tRNAअणु amino acids को सही क्रम में लाते हैं और उन्हें इस प्रकार व्यवस्थित करते हैं कि वे एक साथ जुड़ सकें। राइबोसोम amino acids के बीच पेप्टाइड बॉन्ड बनाकर उन्हें आपस में जोड़ने में मदद करता है। परिणामस्वरूप amino acids की एक बढ़ती हुई श्रृंखला बनती है। इस श्रृंखला को पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला कहा जाता है।

अनुवादोत्तर संशोधन वे रासायनिक संशोधन हैं जो proteins पर उनके अनुवाद के माध्यम से संश्लेषण के बाद घटित होते हैं। protein संरचना, कार्य, स्थिरता, स्थानीयकरण और गतिविधि को विनियमित करने में इन संशोधनों की महत्वपूर्ण भूमिका होती है। अनुवादोत्तर संशोधन के अनेक प्रकार हैं। इनमें से कुछ सबसे सामान्य हैं - फॉस्फोरिलीकरण, ग्लाइकोसिलीकरण, एसिटिलीकरण और मिथाइलीकरण।

फॉस्फोरिलीकरण के दौरान फॉस्फेट समूह को विशिष्ट अमीनो एसिड अवशेषों में जोड़ा जाता है। ग्लाइकोसिलेशन के दौरान कार्बोहाइड्रेट अणुओं को विशिष्ट अमीनो एसिड अवशेषों में जोड़ा जाता है। एसिटिलीकरण के दौरान, एसिटाइल समूह विशिष्ट amino acids में जुड़ जाता है। मिथाइलेशन के दौरान, अमीनो समूह को विशिष्ट amino acids में जोड़ा जाता है। ये संशोधन protein गतिविधि, कोशिकीय संकेतन और प्रोटीन-प्रोटीन अंतःक्रिया को विनियमित करते हैं।

हमने अध्ययन किया है कि protein synthesis में three प्रकार के RNA शामिल होते हैं। ये हैं मैसेंजर RNA, ट्रांसफर RNA और राइबोसोमल RNA। मैसेंजर RNA आनुवंशिक जानकारी को DNA से राइबोसोम तक ले जाता है। इसकी प्राथमिक भूमिका protein synthesis के लिए एक टेम्पलेट के रूप में कार्य करना है। ट्रांसफर RNA protein synthesis के दौरान amino acids को राइबोसोम तक ले जाने के लिए जिम्मेदार है। राइबोसोमल RNA राइबोसोम का एक घटक है। राइबोसोम राइबोसोमल RNA और protein से बने होते हैं।