आर-लूप

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आर-लूप गठन और स्थिरीकरण को बढ़ावा देने वाले कारकों का योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व

आर-लूप तीन-असहाय नाभिकीय एसिड संरचना होती है, जो डीएनए आरएनए हाइब्रिड और संबंधित गैर-टेम्प्लेट एकल-असहाय डीएनए से बना होता है। इस प्रकार आर-लूप विभिन्न परिस्थितियों में बन सकते हैं और सेलुलर घटकों द्वारा सहन या साफ किया जा सकता है। चूँकि "आर-लूप" शब्द इन संरचनाओं की डी-लूप से समानता को दर्शाने के लिए दिया गया था। इन स्थितियों में "आर" आरएनए भाग (रसायन विज्ञान) की भागीदारी का प्रतिनिधित्व करता है।

प्रयोगशाला में, डीएनए-आरएनए हाइब्रिड के निर्माण के लिए अनुकूल परिस्थितियों युग्मित-असहाय डीएनए के साथ परिपक्व एमआरएनए के संकरण द्वारा आर-लूप भी बनाए जा सकते हैं। इस प्रकार इन स्थितियों में, इंट्रॉन क्षेत्र (जो एमआरएनए से भिन्न आनुवंशिकी होते हैं) एकल-असहाय हुए डीएनए लूप बनाते हैं, जिससे कि वह एमआरएनए में पूरक अनुक्रम के साथ संकरण नहीं कर सकते हैं।

इतिहास

उदाहरण दिखा रहा है कि कैसे डीएनए-एमआरएनए हाइब्रिड उन क्षेत्रों में आर-लूप बनाता है जहां स्पिलिंग एक्सॉन के माध्यम से इंट्रोन्स को हटा दिया गया है।

आर-लूपिंग को प्रथम बार सन्न 1976 में वर्णित किया गया था।[1] इस प्रकार रिचर्ड जे. रॉबर्ट्स और फिलिप ए. शार्प की प्रयोगशालाओं से स्वतंत्र आर-लूपिंग अध्ययनों से पता चलता है कि प्रोटीन कोडिंग एडिनोवायरस जीन में डीएनए अनुक्रम होते हैं, जो परिपक्व एमआरएनए में उपस्तिथ नहीं होते थे।[2][3] इस प्रकार रॉबर्ट्स और शार्प को स्वतंत्र रूप से इंट्रोन्स की खोज के लिए सन्न 1993 में फिजियोलॉजी या मेडिसिन में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था। सामान्यतः एडेनोवायरस में उनकी खोज के पश्चात्, अनेक यूकेरियोटिक जीनों में इंट्रॉन पाए गए थे। जैसे, यूकेरियोटिक ओवलब्यूमिन जीन (पहले ओ'माली प्रयोगशाला द्वारा, फिर अन्य समूहों द्वारा पुष्टि की गई थी)[4][5] हेक्सॉन प्रोटीन डीएनए[2]और टेट्राहिमेना थर्मोफिला के एक्स्ट्राक्रोमोसोमल डीएनए आरआरएनए जीन होते हैं।[6]

इस प्रकार सन्न 1980 के दशक के मध्य में, एंटीबॉडी का विकास जो विशेष रूप से आर-लूप संरचना से जुड़ता है, इसने इम्यूनोफ्लोरेसेंस अध्ययन के लिए द्वार खोल दिया थे और साथ ही डीआरआईपी-सीक्यू द्वारा आर-लूप गठन के जीनोम-व्यापी लक्षण वर्णन भी किया था।।[7]

आर-लूप मानचित्रण

आर-लूप मानचित्रण विशेष रूप से प्रयोगशाला विधि होती है, जिसका उपयोग युग्मित-असहाय डीएनए में एक्सॉन से इंट्रोन्स को एक्सॉन से भिन्न करने के लिए किया जाता है।[8] इस प्रकार इन आर-लूप को इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी द्वारा देखा जाता है और इन क्षेत्रों में अनबाउंड लूप बनाकर डीएनए के इंट्रॉन क्षेत्रों को प्रकट किया जाता है।[9]

विवो में आर-लूप

आर-लूप की प्रतिकृति प्राइमर के रूप में कार्य करने की क्षमता का प्रदर्शन सन्न 1980 में किया गया था।[10] इस प्रकार सन्न 1994 में, टोपोइज़ोमेरेज़ में म्यूटेशन ले जाने वाले ई. कोलाई म्यूटेंट से पृथक किए गए प्लास्मिड के विश्लेषण के माध्यम से आर-लूप को विवो में उपस्तिथ होने के लिए प्रदर्शित किया गया था।[11] इस प्रकार एंडोजेनी (जीव विज्ञान) आर-लूप की इस खोज ने, आनुवंशिक अनुक्रमण प्रौद्योगिकियों में तेजी से प्रगति के संयोजन के साथ, वर्ष 2000 के दशक के प्रारंभ में आर-लूप अनुसंधान को फलने-फूलने के लिए प्रेरित किया था, जो आज भी जारी है।[12]

आर-लूप गठन और संकल्प का विनियमन

राइबोन्यूक्लिएज एच एंजाइम आर-लूप के विघटन के लिए जिम्मेदार प्राथमिक प्रोटीन होता हैं, जो दो पूरक डीएनए स्ट्रैंड्स को नष्ट करने की अनुमति देने के लिए आरएनए की मात्रा को कम करने का कार्य करते हैं।[13] इस प्रकार पिछले दशक में अनुसंधान ने 50 से अधिक प्रोटीनों की पहचान की है जो आर-लूप संचय को प्रभावित करते प्रतीत होते हैं और माना जाता है कि उनमें से अनेक आर-लूप के टेम्पलेट, तंत्र में पुन: एनीलिंग को रोकने के लिए नव लिखित आरएनए को अनुक्रमित या संसाधित करके योगदान करते हैं। इस प्रकार इनमें से अनेक प्रोटीनों की परस्पर क्रिया का निर्धारण किया जाना बाकी होता है।

आनुवंशिक नियमन में आर-लूप की भूमिका

आर-लूप का गठन इम्युनोग्लोबुलिन वर्ग स्विचिंग में महत्वपूर्ण कदम होता है, अतः प्रक्रिया जो सक्रिय बी कोशिकाओं को एंटीबॉडी उत्पादन को नियंत्रित करने की अनुमति देती है।[14] इस प्रकार वह कुछ सक्रिय प्रमोटर (आनुवांशिकी) को मेथिलिकरण से बचाने में भी भूमिका निभाते हैं।[15] अर्थात् आर-लूप की उपस्थिति भी प्रतिलेखन को बाधित कर सकती है।[16] इसके अतिरिक्त, आर-लूप गठन "खुले" क्रोमेटिन से जुड़ा हुआ प्रतीत होता है, जो सक्रिय रूप से लिखित क्षेत्रों की विशेषता होती है।[17][18]

आनुवंशिक क्षति के रूप में आर-लूप

जब अनिर्धारित आर-लूप बनते हैं, तब वह अनेक भिन्न-भिन्न तंत्रों द्वारा हानि पहुंचा सकते हैं।[19] इस प्रकार उजागर एकल-असहाय डीएनए अंतर्जात उत्परिवर्तजनों द्वारा हमले में आ सकते हैं, जिसमें सक्रियण-प्रेरित साइटिडीन डेमिनमिनस जैसे डीएनए-संशोधित एंजाइम सम्मिलित होते हैं और फोर्क पतन और बाद में युग्मित-स्ट्रैंड ब्रेक को प्रेरित करने के लिए प्रतिकृति फोर्क्स को अवरुद्ध कर सकते हैं।[20] साथ ही, आर-लूप प्राइमर (आण्विक जीव विज्ञान) के रूप में कार्य करके अनिर्धारित प्रतिकृति को प्रेरित कर सकते हैं।[10][18]

सामान्यतः आर-लूप संचय अनेक बीमारियों से जुड़ा हुआ है, जिनमें प्रस्तुतीशोषी पार्श्व काठिन्य, एमियोट्रोफिक लेटरल स्क्लेरोसिस टाइप 4 (एएलएस 4), ओकुलोमोटर एप्रेक्सिया टाइप 2, एटैक्सिया ओकुलोमोटर एप्राक्सिया टाइप 2 (एओए 2), ऐकार्डी-गाउटिएरेस सिंड्रोम, एंजेलमैन सदस्यता , प्रेडर-विली सिंड्रोम और कैंसर सम्मिलित होता हैं। [12]

आर-लूप, इंट्रोन और डीएनए क्षति

इंट्रॉन जीन के अंदर गैर-कोडिंग क्षेत्र होता हैं जो जीन के कोडिंग क्षेत्रों के साथ-साथ स्थानांतरित होते हैं, किन्तु बाद में आरएनए स्पिलिंग द्वारा प्राथमिक प्रतिलेख से हटा दिए जाते हैं। इस प्रकार डीएनए के सक्रिय रूप से प्रतिलेखित क्षेत्र अधिकांशतः आर-लूप बनाते हैं, जो डीएनए क्षति (स्वाभाविक रूप से होने वाली) के प्रति संवेदनशील होते हैं। चूँकि इंट्रोन्स अत्यधिक अभिव्यक्त यीस्ट जीनों में आर-लूप गठन और डीएनए क्षति को कम करते हैं।[21] इस प्रकार जीनोम-व्यापक विश्लेषण से पता चलता है कि यीस्ट और मानव दोनों में समान अभिव्यक्ति के इंट्रो-कम जीन की तुलना में इंट्रो-युक्त जीन प्रदर्शन ने आर-लूप के स्तर को कम किया है और डीएनए क्षति को कम किया हैं।[21] इस प्रकार आर-लूप प्रोन जीन के अंदर इंट्रॉन डालने से आर-लूप गठन और आनुवंशिक पुनर्संयोजन को भी रोका जा सकता है। अतः बोनट एट अल द्वारा सन्न 2017 में[21] अनुमान लगाया गया है कि आनुवंशिक स्थिरता बनाए रखने में इंट्रॉन का कार्य कुछ स्थानों पर, विशेष रूप से अत्यधिक व्यक्त जीन में उनके विकासवादी रखरखाव की व्याख्या कर सकता है।

यह भी देखें

  • ड्रिप-सेक
  • राइबोन्यूक्लिज़ एच
  • इम्युनोग्लोबुलिन क्लास स्विचिंग
  • डी एन ए की नकल

संदर्भ

  1. ↑ Thomas M, White RL, Davis RW (July 1976). "Hybridization of RNA to double-stranded DNA: formation of R-loops". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 73 (7): 2294–8. Bibcode:1976PNAS...73.2294T. doi:10.1073/pnas.73.7.2294. PMC 430535. PMID 781674.
  2. ↑ 2.0 2.1 Berget SM, Moore C, Sharp PA (August 1977). "Spliced segments at the 5' terminus of adenovirus 2 late mRNA". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 74 (8): 3171–5. Bibcode:1977PNAS...74.3171B. doi:10.1073/pnas.74.8.3171. PMC 431482. PMID 269380.
  3. ↑ Chow LT, Gelinas RE, Broker TR, Roberts RJ (September 1977). "An amazing sequence arrangement at the 5' ends of adenovirus 2 messenger RNA". Cell. 12 (1): 1–8. doi:10.1016/0092-8674(77)90180-5. PMID 902310. S2CID 2099968.
  4. ↑ Lai EC, Woo SL, Dugaiczyk A, Catterall JF, O'Malley BW (May 1978). "The ovalbumin gene: structural sequences in native chicken DNA are not contiguous". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 75 (5): 2205–9. Bibcode:1978PNAS...75.2205L. doi:10.1073/pnas.75.5.2205. PMC 392520. PMID 276861.
  5. ↑ O'Hare K, Breathnach R, Benoist C, Chambon P (September 1979). "No more than seven interruptions in the ovalbumin gene: comparison of genomic and double-stranded cDNA sequences". Nucleic Acids Research. 7 (2): 321–34. doi:10.1093/nar/7.2.321. PMC 328020. PMID 493147.
  6. ↑ Cech TR, Rio DC (October 1979). "आर-लूप मैपिंग द्वारा टेट्राहाइमेना थर्मोफिला के एक्स्ट्राक्रोमोसोमल राइबोसोमल आरएनए जीन पर लिखित क्षेत्रों का स्थानीयकरण". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 76 (10): 5051–5. Bibcode:1979PNAS...76.5051C. doi:10.1073/pnas.76.10.5051. PMC 413077. PMID 291921.
  7. ↑ Boguslawski SJ, Smith DE, Michalak MA, Mickelson KE, Yehle CO, Patterson WL, Carrico RJ (May 1986). "DNA.RNA के लिए मोनोक्लोनल एंटीबॉडी का लक्षण वर्णन और संकरों के प्रतिरक्षण के लिए इसका अनुप्रयोग". Journal of Immunological Methods. 89 (1): 123–30. doi:10.1016/0022-1759(86)90040-2. PMID 2422282.
  8. ↑ Woolford JL, Rosbash M (June 1979). "संरचनात्मक जीन पहचान और एमआरएनए शुद्धि के लिए आर-लूपिंग का उपयोग". Nucleic Acids Research. 6 (7): 2483–97. doi:10.1093/nar/6.7.2483. PMC 327867. PMID 379820.
  9. ↑ King RC, Stansfield WD, Mulligan PK (2007). A Dictionary of Genetics. Oxford University Press 7.
  10. ↑ 10.0 10.1 Itoh T, Tomizawa J (May 1980). "राइबोन्यूक्लिज़ एच द्वारा ColE1 डीएनए की प्रतिकृति की शुरुआत के लिए एक आरएनए प्राइमर का निर्माण". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 77 (5): 2450–4. Bibcode:1980PNAS...77.2450I. doi:10.1073/pnas.77.5.2450. PMC 349417. PMID 6156450.
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  12. ↑ 12.0 12.1 Groh M, Gromak N (September 2014). "Out of balance: R-loops in human disease". PLOS Genetics. 10 (9): e1004630. doi:10.1371/journal.pgen.1004630. PMC 4169248. PMID 25233079.
  13. ↑ Cerritelli SM, Crouch RJ (March 2009). "Ribonuclease H: the enzymes in eukaryotes". The FEBS Journal. 276 (6): 1494–505. doi:10.1111/j.1742-4658.2009.06908.x. PMC 2746905. PMID 19228196.
  14. ↑ Roy D, Yu K, Lieber MR (January 2008). "इम्युनोग्लोबुलिन क्लास स्विच सीक्वेंस पर आर-लूप गठन का तंत्र". Molecular and Cellular Biology. 28 (1): 50–60. doi:10.1128/mcb.01251-07. PMC 2223306. PMID 17954560.
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  21. ↑ 21.0 21.1 21.2 Bonnet A, Grosso AR, Elkaoutari A, Coleno E, Presle A, Sridhara SC, Janbon G, Géli V, de Almeida SF, Palancade B (August 2017). "इंट्रोन्स ट्रांसक्रिप्शन-एसोसिएटेड जेनेटिक अस्थिरता से यूकेरियोटिक जीनोम की रक्षा करते हैं". Molecular Cell. 67 (4): 608–621.e6. doi:10.1016/j.molcel.2017.07.002. PMID 28757210.
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