प्रतिलेखन कारक: क्रिया का तंत्र, प्रकार, कार्य - जीवविज्ञान - 2025

एक प्रतिलेखन कारक जीन प्रतिलेखन के लिए आवश्यक एक नियामक "सहायक" प्रोटीन है। प्रतिलेखन जीन अभिव्यक्ति में पहला कदम है और इसमें डीएनए से संबंधित जानकारी को एक आरएनए अणु में स्थानांतरित करना शामिल है, जिसे बाद में जीन उत्पादों को जन्म देने के लिए संसाधित किया जाता है।

आरएनए पोलीमरेज़ II, अधिकांश यूकेरियोटिक जीनों के प्रतिलेखन के लिए जिम्मेदार एंजाइम है और कुछ छोटे आरएनए के अलावा, मैसेंजर आरएनए को बनाता है जिसे बाद में प्रोटीन में अनुवाद किया जाएगा। इस एंजाइम को एक प्रकार के प्रतिलेखन कारकों की उपस्थिति की आवश्यकता होती है जिसे सामान्य या बेसल प्रतिलेखन कारक के रूप में जाना जाता है।

प्रतिलेखन कारक प्रकार «ल्यूसिने क्लोजर» (स्रोत: I, विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से स्पलाई)

हालांकि, ये एकमात्र प्रतिलेखन कारक नहीं हैं जो प्रकृति में मौजूद हैं, क्योंकि "गैर-सामान्य" प्रोटीन हैं, यूकेरियोट्स और प्रोकैरियोट्स और आर्किया दोनों में, जो ऊतक-विशिष्ट जीन प्रतिलेखन के विनियमन में शामिल हैं (जैसे) बहुकोशिकीय जीव) या विभिन्न उत्तेजनाओं के जवाब में जीन गतिविधि के नियमन में।

ये प्रतिलेखन कारक अत्यधिक महत्वपूर्ण कारक हैं, और लगभग सभी जीवित जीवों में पाए जा सकते हैं, क्योंकि वे जीन अभिव्यक्ति के विनियमन के मुख्य स्रोत का प्रतिनिधित्व करते हैं।

विभिन्न प्रकार के जीवित जीवों में विभिन्न प्रतिलेखन कारकों के विस्तृत अध्ययन से संकेत मिलता है कि उनके पास एक मॉड्यूलर संरचना है, जिसमें एक विशिष्ट क्षेत्र डीएनए के साथ बातचीत के लिए जिम्मेदार है, जबकि अन्य उत्तेजक या निरोधात्मक प्रभाव पैदा करते हैं।

प्रतिलेखन कारक, तब जीन अभिव्यक्ति पैटर्न के मॉडलिंग में भाग लेते हैं, जिसका डीएनए अनुक्रम में परिवर्तन से कोई लेना-देना नहीं है, लेकिन एपिजेनेटिक परिवर्तनों के साथ। इन परिवर्तनों का अध्ययन करने के लिए जिम्मेदार विज्ञान को एपिजेनेटिक्स के रूप में जाना जाता है।

कारवाई की व्यवस्था

अपने कार्यों को करने के लिए, प्रतिलेखन कारकों को विशेष रूप से डीएनए अनुक्रम को विशेष रूप से पहचानने और बाँधने में सक्षम होना चाहिए जो डीएनए के उस क्षेत्र के प्रतिलेखन को सकारात्मक या नकारात्मक रूप से प्रभावित करते हैं।

सामान्य प्रतिलेखन कारक, जो मूल रूप से यूकेरियोट्स में सभी प्रकार के द्वितीय जीन के प्रतिलेखन के लिए समान हैं, पहले जीन के प्रमोटर क्षेत्र पर इकट्ठे होते हैं, इस प्रकार पोलीमरेज़ एंजाइम की स्थिति और दोहरे के "उद्घाटन" को निर्देशित करते हैं। प्रोपेलर।

प्रक्रिया लगातार कई चरणों में होती है:

- सामान्य प्रतिलेखन कारक TFIID को थाइमिन (T) और एडेनिन (ए) के दोहराए जाने वाले जीन के एक अनुक्रम में "TATA बॉक्स" के रूप में जाना जाता है; यह डीएनए के एक विकृति का कारण बनता है जो प्रमोटर क्षेत्र में अन्य प्रोटीन के बंधन के लिए आवश्यक है।

- अन्य सामान्य कारकों (TFIIB, TFIIH, TFIH, TFIIE, TFIIF, आदि) और RNA पोलीमरेज़ II के बाद की विधानसभा, जिसे प्रतिलेखन दीक्षा परिसर कहा जाता है।

- दीक्षा परिसर की रिहाई, TFIIH कारक द्वारा पोलीमरेज़ का फॉस्फोराइलेशन और जीन के अनुक्रम से एक आरएनए अणु के प्रतिलेखन और संश्लेषण की शुरुआत होती है।

प्रतिलेखन की सक्रियता और दमन

जैसा कि चर्चा की गई है, "गैर-सामान्य" प्रतिलेखन कारक जीन अभिव्यक्ति को विनियमित कर सकते हैं, या तो सकारात्मक या नकारात्मक रूप से।

सक्रियण

इनमें से कुछ प्रोटीन में संरचनात्मक डीएनए-बाध्यकारी डोमेन के अलावा, सक्रियण डोमेन के रूप में जाना जाने वाला अन्य रूपांकनों, जो अम्लीय एमिनो एसिड अवशेषों, ग्लूटामाइन या प्रोलाइन अवशेषों में समृद्ध हैं।

ये सक्रियण डोमेन सामान्य प्रतिलेखन कारकों के परिसर के तत्वों के साथ या संबंधित सहसंयोजक अणुओं के साथ बातचीत करते हैं जो सीधे जटिल के साथ बातचीत करते हैं। इस इंटरैक्शन के परिणामस्वरूप या तो ट्रांसक्रिप्शनल कॉम्प्लेक्स की विधानसभा की उत्तेजना होती है या इसकी गतिविधि में वृद्धि होती है।

दमन

अधिकांश प्रतिलेखन कारक सकारात्मक प्रेरक प्रतिलेखन कारकों की गतिविधि के साथ हस्तक्षेप करके प्रतिलेखन को रोकते हैं, उनके उत्तेजक प्रभाव को अवरुद्ध करते हैं। वे डीएनए के लिए सकारात्मक कारक के बंधन को अवरुद्ध करके या क्रोमैटिन संरचना को निष्क्रिय करने वाले कारकों पर कार्रवाई करके काम कर सकते हैं।

अन्य अवरोधक कारक किसी भी सक्रिय ट्रांसक्रिप्शनल कारक की कार्रवाई को अवरुद्ध किए बिना, सीधे प्रतिलेखन को अवरुद्ध करके कार्य करते हैं; और वे प्रतिलेखन के बेसल स्तर को कम करते हैं, सक्रिय कारकों की अनुपस्थिति में उससे भी कम स्तर तक।

उत्प्रेरक प्रोटीन की तरह, दमन कारक सीधे या अप्रत्यक्ष रूप से बेसल या सामान्य प्रतिलेखन कारकों के साथ कार्य करते हैं।

प्रकार

यद्यपि अधिकांश प्रतिलेखन कारकों को उनके डीएनए-बाध्यकारी डोमेन की विशेषताओं या पहचान के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है, कुछ ऐसे भी हैं, जिन्हें प्रतिलेखन कारकों के रूप में भी वर्गीकृत किया गया है, जो सीधे डीएनए के साथ बातचीत नहीं करते हैं और प्रतिलेखन कारकों के रूप में जाने जाते हैं। "अप्रत्यक्ष"।

प्रत्यक्ष प्रतिलेखन कारक

वे सबसे आम प्रतिलेखन कारक हैं। उनके पास डीएनए-बाध्यकारी डोमेन हैं और डीएनए के विशिष्ट क्षेत्रों से जुड़कर जीन अभिव्यक्ति को सक्रिय या बाधित कर सकते हैं। वे विशेष रूप से अपने डीएनए-बाध्यकारी डोमेन और उनके ओलिगोमेराइजेशन की स्थिति के संबंध में एक दूसरे से भिन्न होते हैं।

इस तरह के कारक के सबसे अधिक अध्ययन और मान्यता प्राप्त परिवार हैं:

हेलिक्स-टर्न-हेलिक्स (" हेलिक्स-टर्न-हेलिक्स ", HTH)

यह डीएनए-बाध्यकारी डोमेन के साथ खोजे जाने वाले कारकों का पहला परिवार था, और यह कई यूकेरियोटिक और प्रोकैरियोटिक प्रोटीन में मौजूद है। इसकी पहचान आकृति में एक α हेलिक्स, एक स्पिन और दूसरा α हेलिक्स होता है।

उनके पास मोड़ के क्षेत्र में संरक्षित ग्लाइसिन डोमेन हैं और कुछ हाइड्रोफोबिक अवशेष भी हैं जो एचटीएच इकाई में दो हेलिक्स की व्यवस्था को स्थिर करने में मदद करते हैं।

Homeodomain

यह बड़ी संख्या में यूकेरियोटिक नियामक प्रोटीन में मौजूद है। ड्रोसोफिला विकासात्मक नियामक प्रोटीन में पहले दृश्यों को मान्यता दी गई थी। इस डोमेन में एक विस्तारित N- टर्मिनल बांह के अलावा डीएनए और एक अतिरिक्त α- हेलिक्स को बांधने के लिए HTH मोटिफ होता है।

जिंक फिंगर्स

उन्हें एक्सनोपस ट्रांसक्रिप्शन कारक TFIIIA में खोजा गया था और यूकेरियोटिक जीन विनियमन के कई पहलुओं में भाग लेने के लिए दिखाया गया है। वे प्रोटॉन-ओंकोजीन और कुछ सामान्य प्रतिलेखन कारकों में भेदभाव और विकास संकेतों से प्रेरित प्रोटीन में पाए जाते हैं।

वे विभिन्न सिस्टीन और हिस्टीडीन अवशेषों वाले 30 अवशेषों जस्ता उंगली के रूपांकनों के बैच दोहराव की उपस्थिति की विशेषता है।

स्टेरॉयड रिसेप्टर्स

इस परिवार में महत्वपूर्ण नियामक प्रोटीन शामिल हैं, जो हार्मोन बंधन के लिए एक डोमेन होने के अलावा, एक डीएनए बाध्यकारी डोमेन के अधिकारी हैं और आम तौर पर ट्रांसक्रिप्शनल कार्यकर्ताओं के रूप में कार्य करते हैं।

बाध्यकारी डोमेन में 70 अवशेष होते हैं, जिनमें से 8 संरक्षित सिस्टीन अवशेष हैं। कुछ लेखकों का मानना ​​है कि ये कारक चार सिस्टीन के दो सेटों की उपस्थिति को देखते हुए, एक जोड़ी जस्ता उंगलियों का निर्माण कर सकते हैं।

ल्यूसिन क्लोजर और हेलिक्स-लूप-हेलिक्स (" हेलिक्स-लूप-हेलिक्स")

ये प्रतिलेखन कारक एक हेटेरोडिमर के गठन द्वारा भेदभाव और विकास और कार्य में शामिल हैं। ल्यूकोइन क्लोजर डोमेन को विभिन्न यूकेरियोटिक प्रोटीनों में देखा जाता है और इसकी विशेषता दो उप-डोमेन होती है: ल्यूसीन क्लोजर जो डिमाइराइज़ेशन करता है और डीएनए बाइंडिंग के लिए एक बुनियादी क्षेत्र है।

S चादर रूपांकनों

वे मुख्य रूप से यूकेरियोटिक कारकों में पाए जाते हैं और एंटीपैरेरल sheets-शीट्स द्वारा डीएनए से बंधे हुए होते हैं।

अप्रत्यक्ष प्रतिलेखन कारक

इस प्रकार का प्रतिलेखन कारक जीन अभिव्यक्ति पर इसके विनियामक प्रभावों को डीएनए के साथ सीधे संपर्क के माध्यम से नहीं, बल्कि अन्य प्रतिलेखन कारकों के साथ प्रोटीन-प्रोटीन इंटरैक्शन के माध्यम से निकालता है जो डीएनए के साथ बातचीत करते हैं। यही कारण है कि उन्हें "अप्रत्यक्ष" कहा जाता है।

सबसे पहले वर्णित हर्पीज सिम्प्लेक्स वायरस (एचएसवी) का ट्रांस-एक्टिविस्ट था जिसे वीपी 16 के रूप में जाना जाता है, जो कारक ओक्ट -1 को बांधता है जब कोशिकाएं इस वायरस से संक्रमित होती हैं, एक विशिष्ट जीन के प्रतिलेखन को उत्तेजित करती हैं।

इस प्रकार के कारक, जैसे कि डीएनए को बांधते हैं, जीन प्रतिलेखन को सक्रिय या दमन कर सकते हैं, यही वजह है कि उन्हें क्रमशः "कोआक्टीवेटर्स" और "कोरप्रेसर्स" कहा जाता है।

विनियमन

इन प्रोटीनों को दो स्तरों पर विनियमित किया जा सकता है: उनके संश्लेषण में और उनकी गतिविधि में, जो विभिन्न चर और कई स्थितियों पर निर्भर करता है।

संश्लेषण का विनियमन

इसके संश्लेषण का नियमन कुछ प्रतिलेखन कारकों के ऊतक-विशिष्ट अभिव्यक्ति से संबंधित हो सकता है। इसका एक उदाहरण MyoD कारक हो सकता है, जो केवल कंकाल की मांसपेशी कोशिकाओं में संश्लेषित होता है और जो कि उनके अविभाजित फाइब्रोब्लास्ट अग्रदूतों के भेदभाव के लिए आवश्यक होता है।

हालांकि संश्लेषण के नियमन का उपयोग मुख्य रूप से विशिष्ट कोशिका प्रकारों और ऊतकों में जीन अभिव्यक्ति को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है, यह एकमात्र तरीका नहीं है, क्योंकि प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले जीनों के प्रेरण में शामिल कारकों के संश्लेषण को भी विनियमित किया जाता है। विभिन्न उत्तेजनाओं के लिए।

गतिविधि का विनियमन

प्रतिलेखन कारकों के लिए एक अन्य नियामक तंत्र उनकी गतिविधि का नियमन है, जो अन्य पूर्व-मौजूदा प्रतिलेखन कारकों की सक्रियता के साथ करना है जो किसी विशेष कारक की गतिविधि पर सकारात्मक या नकारात्मक प्रभाव डालते हैं।

इन "माध्यमिक" कारकों की सक्रियता आमतौर पर विभिन्न तंत्रों के माध्यम से होती है जैसे कि लिगैंड बाइंडिंग, प्रोटीन-प्रोटीन इंटरैक्शन में परिवर्तन, फॉस्फोराइलेशन, अन्य।

भूमिका और महत्व

ट्रांसक्रिप्शन कारक विभिन्न प्रकार की प्रक्रियाओं में भाग लेते हैं जैसे कि भ्रूण का विकास, विकास और भेदभाव, कोशिका चक्र का नियंत्रण, पर्यावरण की स्थिति में उतार-चढ़ाव के लिए अनुकूलन, सेल का रखरखाव और ऊतक विशिष्ट प्रोटीन संश्लेषण पैटर्न, आदि।

पौधों में, उदाहरण के लिए, उनके पास विभिन्न प्रकार के तनाव के बचाव और प्रतिक्रिया की घटनाओं में महत्वपूर्ण कार्य हैं। जानवरों में ओस्टोजेनेसिस को प्रतिलेखन कारकों द्वारा नियंत्रित किया जाना निर्धारित किया गया है, साथ ही साथ विभिन्न सेल लाइनों के कई अन्य भेदभाव प्रक्रियाएं भी हैं।

जीवों में इन प्रोटीनों के महत्व को देखते हुए, यह सोचना असामान्य नहीं है कि इन नियामक तत्वों में परिवर्तन से गंभीर रोग परिवर्तन होंगे।

मनुष्यों के मामले में, प्रतिलेखन कारकों से जुड़े विकृति विकास संबंधी विकार हो सकते हैं (उत्परिवर्तन जो प्रतिलेखन कारकों की निष्क्रियता का कारण बनते हैं, उदाहरण के लिए), हार्मोनल प्रतिक्रिया या कैंसर में विकार।

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