माइक्रोप्रोसेसर कॉम्प्लेक्स

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माइक्रोप्रोसेसर कॉम्प्लेक्स की एक क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी संरचना होती है, मानव ड्रोसा प्रोटीन (राइबोन्यूक्लिज़ III, हरा) और डीजीसीआर8 के दो सबयूनिट्स (गहरा और हल्का नीला) दिखाते हुए एक प्राथमिक माइक्रो आरएन के साथ अंतःक्रिया करता है। PDB: 6V5B​.[1]

माइक्रोप्रोसेसर कॉम्प्लेक्स एक प्रोटीन कॉम्प्लेक्स होता है जो पशु कोशिकाओं में माइक्रोआरएनए (एमआईआरएनए ) और आरएनए हस्तक्षेप ((आरएनएआई ) के प्रसंस्करण के प्रारंभिक चरणों में सम्मलित होता है।[2][3]कॉम्प्लेक्स न्यूमतम रूप से राइबोन्यूक्लिएज एंजाइम ड्रोसा और डिमेरिक आरएनए-बाध्यकारी प्रोटीन डीजीसीआर8 ( जिसे गैर-मानव जानवरों में पाशा के रूप में भी जाना जाता है) से बना होता है, और कोशिका केंद्रक में प्राथमिक-एमआईआरएनए सब्सट्रेट को प्राथमिक एमआईआरएनए में विभाजित करता है।[4][5][6]माइक्रोप्रोसेसर उन दो बहु-प्रोटीन कॉम्प्लेक्सों में से भी छोटा होता है जिनमें मानव ड्रोसा उपस्थित होता है।[7]

दो डीजीसीआर8 अणुओं (हरा) के सी टर्मिनल अल्फा हेलिक्स के साथ जटिल मानव ड्रोसा प्रोटीन का एक्स - रे क्रिस्टलोग्राफी द्रोसा में दो राइबोन्यूक्लिज़ III डोमेन (नीला और नारंगी) होते हैं; एक डबल-स्ट्रैंडेड आरएनए बाइंडिंग डोमेन (पीला); और एक कनेक्टर/प्लेटफ़ॉर्म डोमेन (ग्रे) जिसमें दो बाउंड जस्ता आयन (गोले) होते हैं। PDB: 5B16​.[8]

रचना

माइक्रोप्रोसेसर कॉम्प्लेक्स में कम से कम दो प्रोटीन उपस्थित होते हैं: ड्रोसा, एक राइबोन्यूक्लिज़ III एंजाइम; डीजीसीआर8, और एक डबल स्ट्रैन्डड आरएनए बाइंडिंग प्रोटीन है जो माइक्रोप्रोसेसर कॉम्प्लेक्स में उपस्थित प्रोटीनों के उदाहारण होते है।[4][5][6](डीजीसीआर8 स्तनधारी आनुवंशिकी में उपयोग किया जाने वाला नाम है, जिसे DiGeorge सिंड्रोम क्रिटिकल रीजन 8 में संक्षिप्त किया जाता है; मक्खियों और कीड़ो जैसे मॉडल जीवों में समजात प्रोटीन को ड्रोशा के पार्टनर के लिए पाशा कहा जाता है।) न्यूनतम कॉम्प्लेक्स की स्टोइकोमेट्री एक समान होती है। बिंदु को प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित करना कठिन होता है, लेकिन इसे दो डीजीसीआर8 प्रोटीन और एक ड्रोसा के हेटेरोट्रीमर के रूप में प्रदर्शित किया जाता है।[1][8][9][10]

न्यूनतम उत्प्रेरक के रूप में सक्रिय माइक्रोप्रोसेसर घटकों के अतिरिक्त, अन्य सहकारक जैसे कि डेड आरएनए बॉक्स हेलिकेज़ और विषम परमाणु राइबोन्यूक्लियोप्रोटीन ड्रोसा की गतिविधि में मध्यस्थता करने के लिए कॉम्प्लेक्स में उपस्थित होते हैं।[4]कुछ एमआईआरएनएएस को केवल विशिष्ट सहकारकों की उपस्थिति में माइक्रोप्रोसेसर द्वारा संसाधित किया जाता है।[11]

कार्य

भागा-जीटीपी (पीला) और एक प्री-माइक्रोआरएनए (हरा) के साथ कॉम्प्लेक्स में मानव एक्सपोर्टिन-5 प्रोटीन (लाल), दो-न्यूक्लियोटाइड ओवरहांग पहचान तत्व (नारंगी) दिखा रहा है। PDB: 3A6P​.[12]

कोशिका नाभिका में स्थित, माइक्रोप्रोसेसर कॉम्प्लेक्स प्राथमिक एमआईआरएनए (प्री-एमआईआरएनए ) को पूर्ववर्तीएमआरएनए (प्री-एमआईआरएनए ) में विभाजित करता है।[13] इसकी दो उपइकायाँ प्री-एमआईआरएनएएस से एमआईआरएनएएस के विकास की मध्यस्थता के लिए पर्याप्त रूप से आवश्यक होने के कारण इनको निर्धारित किया जाता है।[7]लगभग 70 न्यूक्लियोटाइड्स के इन अणुओं में नली का लूप या हेयरपिन संरचना होती है। प्री-एमआईआरएनए सब्सट्रेट या तो गैर-कोडिंग RNA जीन से या इंट्रॉन से प्राप्त किये जा सकते है। बाद की स्थितियों में, इस बात के सबूत उपलब्ध होता हैं कि माइक्रोप्रोसेसर कॉम्प्लेक्स स्प्लिसोसोम के साथ अंतःक्रिया करता है और प्री-एमआईआरएनए प्रसंस्करण स्पिलिंग से पूर्व कार्यान्वित होता है।[5][14]

प्री-एमआईआरएनएएस का माइक्रोप्रोसेसर क्लीवेज प्रायः सह-प्रतिलेखन के रूप में होता है और 2-3 न्यूक्लियोटाइड्स के एक विशिष्ट RNaseIII एकल-स्ट्रैन्डड हुई अधिकता ( को छोड़ देता है, जो परिवहन प्रोटीन एक्सपोर्टिन-5 के निर्यात के लिए एक परचित तत्व के रूप में कार्य करता है।[15] इस प्रकार प्री-एमआईआरएनएएस को नाभिक से कोशिका द्रव्य में एक आरएएनजीटीपी को निर्यात किया जाता है और प्रायः एंडोरिबोन्यूक्लिएज एंजाइम डिसर द्वारा आगे संसाधित किया जाता है।[4][5][6]

हेमिन डीजीसीआर8 सबयूनिट के एक प्रेरित रूपात्मक परिवर्तन के माध्यम से प्री-एमआईआरएनएएस के बढ़ते प्रसंस्करण की अनुमति देता है, और इस प्रकार आरएनए के लिए डीजीसीआर8 की बाध्यकारी विशिष्टता को भी बढ़ाता है।[16] माइक्रोप्रोसेसर कॉम्प्लेक्स सबयूनिट डीजीसीआर8 हेयरपिन संरचनाओं और सिंगल-स्ट्रैंडेड आरएन के बीच के जंक्शनों को पहचानता है और जंक्शनों से लगभग 11 न्यूक्लियोटाइड को दूर करने के लिए ड्रोसा को उन्मुख करने का काम करता है, और ड्रोसा के विखंडन और पृथक्करण के बाद प्री-एमआईआरएनएएस के संपर्क में रहता है।[17]

यद्यपि माइक्रोप्रोसेसर द्वारा बड़ी संख्या में एमआईआरएनएएस का प्रसंस्करण किया जाता है, इस प्रकार मिरट्रॉन नामक अपवादों की एक छोटी संख्या का वर्णन किया जाता है; बहुत छोटे इंट्रोन्स होते हैं, जो जोड़ने के बाद, पूर्व-एमआईआरएनए के रूप में काम करने के लिए उपयुक्त आकार और स्टेम-लूप संरचना को बनाएं रखते हैं।[18]माइक्रोआरएनए और बहिर्जात रूप से व्युत्पन्न छोटे हस्तक्षेप करने वाले आरएनए के लिए प्रसंस्करण के बिंदु पर एकत्रित होते हैं और बड़े पैमाने पर समान डाउनस्ट्रीम में उपस्थित होते हैं। व्यापक रूप से परिभाषित, दोनों रास्ते आरएनए हस्तक्षेप का गठन करते हैं।[5][18]माइक्रोप्रोसेसर को राइबोसोम बायोजेनेसिस में विशेष रूप से आर-लूप को हटाने और राइबोसोमल प्रोटीन एन्कोडिंग जीन के सक्रिय प्रतिलेखन में भी सम्मलित पाया जाता है।[19]

विनियमन

एमआईआरएनए द्वारा जीन विनियमन कई जीनोमों में व्यापक रूप से उपस्थित होते है - कुछ अनुमानों के अनुसार 60% से अधिक मानव प्रोटीन-कोडिंग जीनों को एमआईआरएनए द्वारा विनियमित किए जाने की संभावना उपस्थित होती है,[20]यघपि एमआईआरएनए-लक्ष्य अंतःक्रियाओं के लिए प्रायोगिक साक्ष्य की गुणवत्ता प्रायः कमजोर होती है।[21]क्योंकि माइक्रोप्रोसेसर द्वारा प्रसंस्करण एमआईआरएनए बहुतायत का एक प्रमुख निर्धारक होता है, इस प्रकार माइक्रोप्रोसेसर स्वयं ही विनियमन का एक महत्वपूर्ण लक्ष्य होता है।

ड्रोसा और माइक्रोप्रोसेसर कॉम्प्लेक्स सबयूनिट डीजीसीआर8 दोनों की स्थिरता, इंट्रासेल्युलर स्थानीयकरण और गतिविधि स्तरों को नियंत्रित करने वाले पोस्ट-ट्रांसलेशनल संशोधन द्वारा विनियम के अंतगर्त होती हैं। माइक्रोप्रोसेसर कॉम्प्लेक्स के साथ अंतःक्रिया करने वाले अतिरिक्त प्रोटीन कॉफ़ैक्टर्स द्वारा विशेष सबस्ट्रेट्स के विरुद्ध होने वाली गतिविधियों को नियंत्रित करता है। प्री-एमआईआरएनए स्टेम-लूप का लूप क्षेत्र भी नियामक प्रोटीन के लिए एक परचित तत्व होता है, जो उनके द्वारा लक्षित विशिष्ट एमआईआरएनए के माइक्रोप्रोसेसर प्रसंस्करण को ऊपर या नीचे-विनियमित कर सकता है।[11]

माइक्रोप्रोसेसर कॉम्प्लेक्स सबयूनिट डीजीसीआर8 एमआरएनए में पाए जाने वाले प्री-एमआईआरएनए जैसी हेयरपिन संरचना के सहयोग से माइक्रोप्रोसेसर स्वयं नकारात्मक प्रतिक्रिया द्वारा ऑटो-विनियमित होता है, तब क्लीव्ड माइक्रोप्रोसेसर कॉम्प्लेक्स सबयूनिट डीजीसीआर8 अभिव्यक्ति को कम करता है। इस स्थितियों में संरचना एक एक्सॉन में स्थित होती है और इस प्रकार यह स्वयं एमआईआरएनए के रूप में कार्य करने में असमर्थ होता है।[11]

विकास

ड्रोसा ने डाउनस्ट्रीम राइबोन्यूक्लिज़ डिसर के साथ आश्चर्यजनक संरचनात्मक समानता साझा करता है, जो एक विकासवादी संबंध का सुझाव देता है, यघपि ड्रोसा और संबंधित एंजाइम केवल जानवरों में पाए जाते हैं जबकि डिसर व्यापक रूप से वितरित होते हैं, जिनमें प्रोटोजोआ भी सम्मलित होता हैं।[8]माइक्रोप्रोसेसर कॉम्प्लेक्स के दोनों घटक ज्ञात जीनोम वाले अधिकांशतः मेटाज़ोन के मध्य संरक्षित होते हैं। मनेमियोप्सिस लेइडी, एक केटेनोफोर, में ड्रोसा और डीजीसीआर8 होमोलॉग्स, साथ ही पहचानने योग्य एमआईआरएनएएस दोनों काअभाव होता है, और यह एकमात्र ज्ञात मेटाज़ोन होता है जिसमें ड्रोसा का कोई पता लगाने योग्य जीनोमिक सबूत उपलब्ध नहीं होता है।[22]पौधों में, एमआईआरएनए बायोजेनेसिस मार्ग कुछ अलग होते है; पादप कोशिकाओं में न तो ड्रोसा और न ही डीजीसीआर8 में एक होमोलॉजी होता है, जहां एमआईआरएनए प्रसंस्करण में पहला कदम प्रायः एक अलग सेल नाभिक राइबोन्यूक्लिज़,डीसीएल 1, डिसर के एक होमोलॉग द्वारा निष्पादित किया जाता है।[11][23]

वंशावली विश्लेषण के आधार पर यह सुझाव दिया जाता है कि बहिर्जात सब्सट्रेट पर आधारित आरएनए हस्तक्षेप के प्रमुख घटक पैतृक यूकेरियोट में उपस्थित होते है, संभवतः विषाणुओं और ट्रांसपोजेबल तत्वों के विरुद एक प्रतिरक्षा तंत्र के रूप में कार्य करते है। ऐसा माना जाता है कि एमआईआरएन-मध्यस्थ जीन विनियमन के लिए इस मार्ग का विस्तार बाद में किया जाता है।[24]

नैदानिक ​​महत्व

रोगों में एमआईआरएनएएस की सहभागिता ने वैज्ञानिकों को माइक्रोप्रोसेसर जैसे अतिरिक्त प्रोटीन कॉम्प्लेक्स की भूमिका में अधिक रुचि लेने के लिए प्रेरित किया जाता है, जो कि एमआईआरएनएएस के कार्य और अभिव्यक्ति को प्रभावित या संशोधित करने की क्षमता रखते हैं।[25] माइक्रोप्रोसेसर जटिल घटक, डीजीसीआर8, गुणसूत्र 22 के एक छोटे से भाग के 22q11.2 के सूक्ष्म विलोपन के माध्यम से प्रभावित होता है। इस प्रकार यह विलोपन एमआईआरएनएएस के अनियमित प्रसंस्करण का कारण बनता है जो डी जॉर्ज सिंड्रोम की ओर ले जाता है।[26]

संदर्भ

  1. ↑ 1.0 1.1 Partin, Alexander C.; Zhang, Kaiming; Jeong, Byung-Cheon; Herrell, Emily; Li, Shanshan; Chiu, Wah; Nam, Yunsun (May 2020). "क्रायो-ईएम स्ट्रक्चर्स ऑफ ह्यूमन ड्रोसा एंड डीजीसीआर8 इन कॉम्प्लेक्स विथ प्राइमरी माइक्रोआरएनए". Molecular Cell. 78 (3): 411–422.e4. doi:10.1016/j.molcel.2020.02.016. PMC 7214211. PMID 32220646.
  2. ↑ Gregory RI, Yan KP, Amuthan G, Chendrimada T, Doratotaj B, Cooch N, Shiekhattar R (November 2004). "The Microprocessor complex mediates the genesis of microRNAs". Nature. 432 (7014): 235–40. Bibcode:2004Natur.432..235G. doi:10.1038/nature03120. PMID 15531877. S2CID 4389261.
  3. ↑ Denli AM, Tops BB, Plasterk RH, Ketting RF, Hannon GJ (November 2004). "Processing of primary microRNAs by the Microprocessor complex". Nature. 432 (7014): 231–5. Bibcode:2004Natur.432..231D. doi:10.1038/nature03049. PMID 15531879. S2CID 4425505.
  4. ↑ 4.0 4.1 4.2 4.3 Siomi H, Siomi MC (May 2010). "Posttranscriptional regulation of microRNA biogenesis in animals". Molecular Cell. 38 (3): 323–32. doi:10.1016/j.molcel.2010.03.013. PMID 20471939.
  5. ↑ 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 Wilson RC, Doudna JA (2013). "Molecular mechanisms of RNA interference". Annual Review of Biophysics. 42: 217–39. doi:10.1146/annurev-biophys-083012-130404. PMC 5895182. PMID 23654304.
  6. ↑ 6.0 6.1 6.2 Macias S, Cordiner RA, Cáceres JF (August 2013). "Cellular functions of the microprocessor". Biochemical Society Transactions. 41 (4): 838–43. doi:10.1042/BST20130011. hdl:1842/25877. PMID 23863141.
  7. ↑ 7.0 7.1 Gregory RI, Yan KP, Amuthan G, Chendrimada T, Doratotaj B, Cooch N, Shiekhattar R (November 2004). "माइक्रोप्रोसेसर कॉम्प्लेक्स माइक्रोआरएनए की उत्पत्ति की मध्यस्थता करता है". Nature. 432 (7014): 235–40. Bibcode:2004Natur.432..235G. doi:10.1038/nature03120. PMID 15531877. S2CID 4389261.
  8. ↑ 8.0 8.1 8.2 Kwon SC, Nguyen TA, Choi YG, Jo MH, Hohng S, Kim VN, Woo JS (January 2016). "Structure of Human DROSHA". Cell. 164 (1–2): 81–90. doi:10.1016/j.cell.2015.12.019. PMID 26748718.
  9. ↑ Herbert KM, Sarkar SK, Mills M, Delgado De la Herran HC, Neuman KC, Steitz JA (February 2016). "A heterotrimer model of the complete Microprocessor complex revealed by single-molecule subunit counting". RNA. 22 (2): 175–83. doi:10.1261/rna.054684.115. PMC 4712668. PMID 26683315.
  10. ↑ Nguyen TA, Jo MH, Choi YG, Park J, Kwon SC, Hohng S, et al. (June 2015). "Functional Anatomy of the Human Microprocessor". Cell. 161 (6): 1374–87. doi:10.1016/j.cell.2015.05.010. PMID 26027739.
  11. ↑ 11.0 11.1 11.2 11.3 Ha M, Kim VN (August 2014). "Regulation of microRNA biogenesis". Nature Reviews. Molecular Cell Biology. 15 (8): 509–24. doi:10.1038/nrm3838. PMID 25027649. S2CID 205495632.
  12. ↑ Okada, Chimari; Yamashita, Eiki; Lee, Soo Jae; Shibata, Satoshi; Katahira, Jun; Nakagawa, Atsushi; Yoneda, Yoshihiro; Tsukihara, Tomitake (2009-11-27). "प्री-माइक्रोआरएनए न्यूक्लियर एक्सपोर्ट मशीनरी की एक उच्च-रिज़ॉल्यूशन संरचना". Science. 326 (5957): 1275–1279. Bibcode:2009Sci...326.1275O. doi:10.1126/science.1178705. PMID 19965479. S2CID 206522317.
  13. ↑ Michlewski G, Cáceres JF (January 2019). "MiRNA बायोजेनेसिस का पोस्ट-ट्रांसक्रिप्शनल कंट्रोल". RNA. 25 (1): 1–16. doi:10.1261/rna.068692.118. PMC 6298569. PMID 30333195.
  14. ↑ Kataoka N, Fujita M, Ohno M (June 2009). "Functional association of the Microprocessor complex with the spliceosome". Molecular and Cellular Biology. 29 (12): 3243–54. doi:10.1128/MCB.00360-09. PMC 2698730. PMID 19349299.
  15. ↑ Morlando M, Ballarino M, Gromak N, Pagano F, Bozzoni I, Proudfoot NJ (September 2008). "Primary microRNA transcripts are processed co-transcriptionally". Nature Structural & Molecular Biology. 15 (9): 902–9. doi:10.1038/nsmb.1475. PMC 6952270. PMID 19172742.
  16. ↑ Partin AC, Ngo TD, Herrell E, Jeong BC, Hon G, Nam Y (November 2017). "Heme enables proper positioning of Drosha and DGCR8 on primary microRNAs". Nature Communications. 8 (1): 1737. Bibcode:2017NatCo...8.1737P. doi:10.1038/s41467-017-01713-y. PMC 5700927. PMID 29170488.
  17. ↑ Bellemer C, Bortolin-Cavaillé ML, Schmidt U, Jensen SM, Kjems J, Bertrand E, Cavaillé J (June 2012). "अंतर्जात अंकित C19MC माइक्रोआरएनए जीन पर माइक्रोप्रोसेसर गतिकी और अंतःक्रिया". Journal of Cell Science. 125 (Pt 11): 2709–20. doi:10.1242/jcs.100354. PMID 22393237. S2CID 19121670.
  18. ↑ 18.0 18.1 Winter J, Jung S, Keller S, Gregory RI, Diederichs S (March 2009). "Many roads to maturity: microRNA biogenesis pathways and their regulation". Nature Cell Biology. 11 (3): 228–34. doi:10.1038/ncb0309-228. PMID 19255566. S2CID 205286318.
  19. ↑ Jiang X, Prabhakar A, Van der Voorn SM, Ghatpande P, Celona B, Venkataramanan S, et al. (February 2021). "माइक्रोप्रोसेसर कॉम्प्लेक्स द्वारा राइबोसोमल प्रोटीन संश्लेषण का नियंत्रण". Science Signaling. 14 (671): eabd2639. doi:10.1126/scisignal.abd2639. PMC 8012103. PMID 33622983.
  20. ↑ Friedman RC, Farh KK, Burge CB, Bartel DP (January 2009). "Most mammalian mRNAs are conserved targets of microRNAs". Genome Research. 19 (1): 92–105. doi:10.1101/gr.082701.108. PMC 2612969. PMID 18955434.
  21. ↑ Lee YJ, Kim V, Muth DC, Witwer KW (November 2015). "Validated MicroRNA Target Databases: An Evaluation". Drug Development Research. 76 (7): 389–96. doi:10.1002/ddr.21278. PMC 4777876. PMID 26286669.
  22. ↑ Maxwell EK, Ryan JF, Schnitzler CE, Browne WE, Baxevanis AD (December 2012). "MicroRNAs and essential components of the microRNA processing machinery are not encoded in the genome of the ctenophore Mnemiopsis leidyi". BMC Genomics. 13: 714. doi:10.1186/1471-2164-13-714. PMC 3563456. PMID 23256903.
  23. ↑ Axtell MJ, Westholm JO, Lai EC (2011). "Vive la différence: biogenesis and evolution of microRNAs in plants and animals". Genome Biology. 12 (4): 221. doi:10.1186/gb-2011-12-4-221. PMC 3218855. PMID 21554756.
  24. ↑ Cerutti H, Casas-Mollano JA (August 2006). "On the origin and functions of RNA-mediated silencing: from protists to man". Current Genetics. 50 (2): 81–99. doi:10.1007/s00294-006-0078-x. PMC 2583075. PMID 16691418.
  25. ↑ Beezhold KJ, Castranova V, Chen F (June 2010). "Microprocessor of microRNAs: regulation and potential for therapeutic intervention". Molecular Cancer. 9 (1): 134. doi:10.1186/1476-4598-9-134. PMC 2887798. PMID 20515486.
  26. ↑ Fénelon K, Mukai J, Xu B, Hsu PK, Drew LJ, Karayiorgou M, et al. (March 2011). "Deficiency of Dgcr8, a gene disrupted by the 22q11.2 microdeletion, results in altered short-term plasticity in the prefrontal cortex". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108 (11): 4447–52. Bibcode:2011PNAS..108.4447F. doi:10.1073/pnas.1101219108. PMC 3060227. PMID 21368174.
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