राइबोजाइम

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हैमरहेड राइबोजाइम की 3 डी संरचना

राइबोजाइम्स(राइबोन्यूक्लिक अम्ल एंजाइम) RNA अणु होते हैं, जिनमें विशिष्ट जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करने की क्षमता होती है, तथा जिसमें प्रोटीन एंजाइम की क्रिया के समान जीन अभिव्यक्ति में RNA विभाजन सम्मिलित होते है। 1982 मे राइबोजाइम की खोज ने प्रदर्शित किया कि, RNA आनुवंशिक पदार्थ, जैसे DNA और एक जैविक उत्प्रेरक जैसे प्रोटीन एंजाइम दोनों हो सकते हैं, और RNA विश्व परिकल्पना में योगदान दिया, जो यह बताता हैकि प्रीबायोटिक स्व-प्रतिकृति प्रणालियों के विकास में RNA महत्वपूर्ण हो सकता है।[1] प्राकृतिक या कृत्रिम परिवेशीय विकसित राइबोजाइम की सबसे साधारण गतिविधियां RNA और DNA और पेप्टाइड बंधन गठन की दरार या बंधाव होता हैं।[2] उदाहरण के लिए, ज्ञात सबसे छोटा राइबोजाइम (GUGGC-3') PheAMP की उपस्थिति में GCCU-3' अनुक्रम का एमिनोएसिलेट कर सकता है। [3] राइबोसोम के अन्दर प्रोटीन संश्लेषण के दौरान अमीनो अम्ल को जोड़ने के लिए बड़े सबयूनिट राइबोसोमल RNA मे सम्मिलित राइबोजाइम के रूप में कार्य करते हैं। और वे विभिन्न प्रकार के RNA प्रसंस्करण प्रतिक्रियाओं में भी भाग लेते हैं, तथा जिसमें RNA संयोजन, विषाणु प्रतिकृति और RNA जैव संश्लेषण मे सम्मिलित होते हैं। जो राइबोजाइम के उदाहरणों में हैमरहेड राइबोजाइम, वीएस राइबोजाइम, लीडजाइम और हेयरपिन राइबोजाइम के रूप मे सम्मिलित होता हैं।

RNA विश्व परिकल्पना के माध्यम से जीवन की उत्पत्ति की जांच करने वाले शोधकर एक राइबोजाइम की खोज पर काम कर रहे हैं, जिसमें स्व-प्रतिकृति की क्षमता होती है, जिसके लिए RNA के बहुलक को उत्प्रेरक रूप से संश्लेषित करने की क्षमता की आवश्यकता होती है। तथा सूचना के क्षरण को रोकने के लिए प्रतिलिपिकरण सटीकता की उच्च दर के साथ प्रीबायोटिक रूप से प्रशंसनीय स्थितियों में ऐसा करने में सक्षम होना चाहिए, लेकिन डार्विनियन विकास को आगे बढ़ने की अनुमति देने के लिए प्रतिलिपिकरण प्रक्रिया के दौरान कभी-कभी होने वाली त्रुटियों की घटना की अनुमति भी देनी चाहिए।[4]

राइबोजाइम को चिकित्सीय एजेंटों के रूप में विकसित करने का प्रयास किया गया है, एंजाइम के रूप में दरार के लिए परिभाषित RNA अनुक्रमों को बायोसेंसर के रूप में कार्यात्मक जीनोमिक्स और जीन खोज में अनुप्रयोगों के लिए लक्षित करते हैं। [5]

आविष्कार

RNA के राइबोजाइम दरार को दर्शाने वाला योजनाबद्ध

राइबोज़ाइम की खोज से पहले एंजाइम, जिन्हें उत्प्रेरक प्रोटीन के रूप में परिभाषित किया गया है,[6] ये एकमात्र ज्ञात जैविक उत्प्रेरक होते थे। जो 1967 में कार्ल वोइस, फ्रांसिस क्रिक और लेस्ली ऑर्गन ने सुझाव दिया कि, RNA एक उत्प्रेरक के रूप में कार्य कर सकता है। तथा यह खोज इस विचार पर आधारित थी कि, RNA जटिल माध्यमिक संरचनाओं का निर्माण कर सकता है।[7] तथा ये राइबोजाइम एक RNA प्रतिलेख के परिचय में पाए गए थे, जिसने खुद को प्रतिलेख से हटा दिया था। साथ ही RNAs P कॉम्प्लेक्स के RNA घटक में जो प्री- tRNA की परिपक्वता में सम्मिलित है। 1989 में थॉमस आर. चेक और सिडनी ऑल्टमैन को रसायन विज्ञान में उनके RNA के उत्प्रेरक गुणों की खोज के लिए नोबेल पुरस्कार मिला था।[8] राइबोजाइम शब्द सबसे पहले केली क्रूगर एट अल द्वारा 1982 में एक पेपर प्रकाशित कोशिका के रूप मे प्रस्तुत किया गया था।[1]

जीव विज्ञान में यह दृढ़ विश्वास रहा है, कि उत्प्रेरण प्रोटीन के लिए आरक्षित था। हालांकि, RNA उत्प्रेरण का विचार जीवन की उत्पत्ति के संबंध में पुराने प्रश्न से प्रेरित होता है। जो पहले एंजाइम कोशिका या न्यूक्लिक अम्ल का काम करते हैं तथा एंजाइमों का उत्पादन करने के लिए आवश्यक जानकारी लेते हैं। और राइबोन्यूक्लिक अम्ल उत्प्रेरक के रूप में की अवधारणा इस समस्या को दूर करती है। तथा RNA संक्षेप में मुर्गी और अंडा दोनों हो सकता है।[9]

1980 के दशक में बोल्डर में कोलोराडो विश्वविद्यालय में थॉमस सेश, टेट्राहिमेना थर्मोफिला में राइबोसोमल RNA जीन में इंट्रोन्स के छांटने का अध्ययन कर रहे थे। संयोजन प्रतिक्रिया के लिए उत्तरदायी एंजाइम को शुद्ध करने की कोशिश करते हुए, उन्होंने प्राप्त कि किसी भी अतिरिक्त कोशिका एक्सट्रैक्ट की अनुपस्थिति में इंट्रॉन को बाहर निकाला जा सकता है। तथा जितना उन्होंने प्रयास किया, सेश और उनके सहयोगी संयोजक प्रतिक्रिया से जुड़े किसी भी प्रोटीन की पहचान नहीं कर सके। अत्यधिक कार्य के तत्पश्चात सेश ने प्रस्तावित किया कि, RNA का इंट्रो अनुक्रम भाग फॉस्फोडाइस्टर बंधन को तोड़ और सुधार सकता है। लगभग उसी समय, याले विश्वविद्यालय के एक प्राध्यापक सिडनी अल्टमैन, कोशिका में tRNA अणुओं को संसाधित करने के तरीके का अध्ययन कर रहे थे, जब उन्होंने और उनके सहयोगियों ने राइबोन्यूक्लिअस पी नामक एक एंजाइम को अलग किया, जो एक पूर्ववर्ती tRNA में रूपांतरण के लिए उत्तरदायी है। सक्रिय tRNA मे उन्होंने पाया कि RNAs-P में प्रोटीन के अतिरिक्त RNA भी होते है, और यह कि RNA सक्रिय एंजाइम का एक अनिवार्य घटक होता है। यह इतना भिन्न विचार था, कि उन्हें अपने निष्कर्षों को प्रकाशित करने में कठिनायों का सामना करना पड़ा था। तथा अगले वर्ष ऑल्टमैन ने प्रदर्शित किया कि, RNA एक उत्प्रेरक के रूप में कार्य कर सकता है तथा यह दिखाते हुए कि RNAs-पी RNA सबयूनिट किसी भी प्रोटीन घटक की अनुपस्थिति में पूर्ववर्ती tRNA के दरार को सक्रिय tRNA में उत्प्रेरित कर सकता है।

सेश और ऑल्टमैन की खोज के बाद से, अन्य जांचकर्ताओं ने स्व-क्लीविंग RNA या उत्प्रेरक RNA अणुओं के अन्य उदाहरणों की खोज की है। तथा कई राइबोजाइम में या एक हेयरपिन या हैमरहेड - आकार का सक्रिय केंद्र और एक अद्वितीय माध्यमिक संरचना होती है, जो उन्हें विशिष्ट अनुक्रमों पर अन्य RNA अणुओं को विभाजित करने की अनुमति देती है। अब राइबोज़ाइम बनाना संभव होता है, क्योकि जो विशेष रूप से किसी भी RNA अणु को विभाजित करता है। वह इन RNA उत्प्रेरकों में फार्मास्युटिकल अनुप्रयोग हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक राइबोजाइम को एचआईवी के RNA को विभाजित करने के लिए तैयार किया गया है। यदि ऐसा राइबोजाइम एक कोशिका द्वारा बनाया जाता है, तो आने वाले सभी विषाणु कणों के RNA जीनोम को राइबोजाइम द्वारा विभाजित किया जाएगा, जिससे संक्रमण को रोका जा सकता है।

संरचना और तंत्र

प्रोटीन में पाए जाने वाले 20 अमीनो अम्ल पक्ष श्रृंखला की तुलना में प्रत्येक मोनोमर यूनिट (न्यूक्लियोटाइड्स) के लिए केवल चार विकल्प होने के बाद भी राइबोजाइम में विविध संरचनाएं और तंत्र होते हैं। कई परिस्थिति में वे अपने प्रोटीन समकक्षों द्वारा उपयोग किए जाने वाले तंत्र की अनुकरण करने में सक्षम होते हैं। उदाहरण के लिए, आत्म क्लीविंग राइबोजाइम RNA में 2' हाइड्रॉक्सिल समूह का उपयोग करके ब्रिजिंग फॉस्फेट पर आक्रामण करने वाले न्यूक्लियोफाइल के रूप में पंक्तिबंद्ध SN2 प्रतिक्रिया की जाती है, और N+1 बेस के 5' ऑक्सीजन को छोड़ने वाले समूह के रूप में कार्य करने के लिए प्रेरित करता है। तथा इसकी तुलना में, RNase A, एक प्रोटीन जो समान प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है, जो फॉस्फेट पृष्ठवंश पर आक्रामण करने के लिए आधार के रूप में कार्य करने वाले समन्वयकारी हिस्टडीन और लाइसिन का उपयोग करता है।[2][clarification needed]

कई प्रोटीन एंजाइमों की तरह धातु बंधन भी कई राइबोजाइम के कार्य के लिए महत्वपूर्ण होता है।[10] अधिकांश ये अंतःक्रियाएं फॉस्फेट पृष्ठवंश और न्यूक्लियोटाइड के आधार दोनों का उपयोग करते हैं, जिससे भारी गठनात्मक परिवर्तन होते हैं[11] धातु की उपस्थिति में फॉस्फोडिएस्टर रीढ़ की हड्डी के दरार के लिए दो तंत्र वर्ग होते हैं। जो पहले क्रियाविधि में आंतरिक 2'-OH समूह एक SN2 क्रियाविधि में फॉस्फोरस केंद्र पर आक्रमण करता है। तथा धातु आयन पहले फॉस्फेट ऑक्सीजन का समन्वय करने के बाद में ऑक्सीजन को स्थिर करके इस प्रतिक्रिया को बढ़ावा देते हैं। दूसरा तंत्र भी एक SN2 विस्थापन का अनुसरण करता है, लेकिन न्यूक्लियोफाइल स्वयं RNA के अतिरिक्त पानी या बहिःप्रेरित हाइड्रॉक्सिल समूहों से आता है। सबसे छोटा राइबोजाइम UUU है, जो Mn2+ की उपस्थिति में पहले तंत्र के माध्यम से GAAA टेट्रान्यूक्लियोटाइड के G और A के बीच दरार को बढ़ावा दे सकता है। पूरक टेट्रामर के अतिरिक्त यह ट्रिन्यूक्लियोटाइड इस प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है, इसका कारण यह हो सकता है, कि UUU-AAA युग्मन 64 अनुरूपताओं में सबसे कमजोर और सबसे लचीले ट्राइन्यूक्लियोटाइड होते है, जो Mn2+ के लिए बाध्यकारी साइट प्रदान करता है।[12]

फास्फोरिल स्थानांतरण को धातु आयनों के बिना भी उत्प्रेरित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, अग्नाशय राइबोन्यूक्लिएज ए और हेपेटाइटिस डेल्टा विषाणु (एचडीवी) राइबोजाइम RNA रीढ़ की हड्डी के विदलन को धातु आयनों के बिना अम्ल क्षार उत्प्रेरण के माध्यम से उत्प्रेरित कर सकते हैं।[13][14] हेयरपिन राइबोजाइम भी धातु आयनों के बिना RNA के स्व-विभाजन को उत्प्रेरित कर सकता है, लेकिन तंत्र अभी भी स्पष्ट नहीं होता है।।[14]

राइबोजाइम सक्रियण एन्ट्रापी को कम करके आसन्न अमीनो अम्ल के बीच पेप्टाइड बंधन के गठन को भी उत्प्रेरित कर सकता है।[13]

Ribozyme structure pictures
राइबोजाइम संरचनाओं की विविधता दर्शाने वाली छवि। बाएं से दाएं: लेडजाइम, हैमरहेड राइबोजाइम, ट्विस्टर राइबोजाइम

गतिविधियाँ

एक राइबोसोम एक जैविक उपकरण होते है, जो प्रोटीन में अनुवाद (जीव विज्ञान) RNA के लिए राइबोजाइम का उपयोग करती है

हालांकि अधिकांश कोशिकाओं में राइबोज़ाइम काफी दुर्लभ होते हैं, लेकिन जीवन के लिए कभी-कभी उनकी भूमिका आवश्यक होती है। उदाहरण के लिए, राइबोसोम का कार्यात्मक भाग जैविक उपकरण जो RNA को प्रोटीन में अनुवादित करती है, मौलिक रूप से एक राइबोज़ाइम होते है, जो RNA तृतीयक संरचनात्मक रूपांकनों से बना होता है, जो अधिकांश सहकारकों के रूप में Mg2+ जैसे धातु आयनों से समन्वित होते हैं।[15] एक प्रारूप प्रणाली में उत्प्रेरक के साथ पूरक 3 आधार जोड़े के साथ चार-न्यूक्लियोटाइड सब्सट्रेट के ट्रांस-फेनिलएलनिन को उत्प्रेरित करने वाले पांच-न्यूक्लियोटाइड RNA में द्विसंयोजक उद्धरणों की कोई आवश्यकता नहीं होती है, जहां C3 राइबोजाइम के खंडन द्वारा उत्प्रेरक/सब्सट्रेट तैयार किया गया था।[16]

सर्वश्रेष्ठ अध्ययन किए गए राइबोज़ाइम संभवतः वे होते हैं, जो स्वयं को या अन्य RNA को काटते हैं, जैसा कि सेश[17] और ऑल्टमैन द्वारा मूल खोज में किया गया था।[18] हालांकि, राइबोजाइम को प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला को उत्प्रेरित करने के लिए प्रतिरूपित किया जा सकता है (नीचे देखें), जिनमें से कई जीवन में हो सकते हैं, लेकिन कोशिकाओं में खोजे नहीं गए हैं।[18]

RNA एक चैपरोनिन के समान तरीके से एक प्रिओन के पैथोलॉजिकल प्रोटीन रासायनिक संरचना की तह को उत्प्रेरित कर सकता है।[19]

राइबोजाइम और जीवन की उत्पत्ति

RNA एक वंशानुगत अणु के रूप में भी कार्य कर सकता है, जिसने वाल्टर गिल्बर्ट को यह प्रस्ताव देने के लिए प्रोत्साहित किया कि, दूर के अतीत में कोशिका DNA और प्रोटीन के बीच इन कार्यों को विभाजित करने के अतिरिक्त आनुवंशिक पदार्थ और संरचनात्मक और उत्प्रेरक अणु दोनों के रूप में RNA का उपयोग करती थी, जैसा कि वे आज हैं। इस परिकल्पना को जीवन की उत्पत्ति की RNA विश्व परिकल्पना के रूप में भी जाना जाता है। [20] चूंकि न्यूक्लियोटाइड और RNA और इस प्रकार राइबोज़ाइम अकार्बनिक रसायनों द्वारा उत्पन्न हो सकते हैं, वे पहले एंजाइमों के लिए उम्मीदवार होते हैं, और वास्तव में पहले प्रतिलिपिकारों अर्थात सूचना युक्त मैक्रो-अणु जो स्वयं को दोहराते हैं। 2002 में स्व-प्रतिकृति राइबोजाइम का एक उदाहरण वर्णित किया गया था, जो दो सबस्ट्रेट्स को अपनी एक सटीक प्रति उत्पन्न करने के लिए लिगेट करता है।[21] RNA की उत्प्रेरक गतिविधि की खोज ने जीवन की उत्पत्ति के चिकन और अंडा के विरोधाभास को हल किया, पेप्टाइड और न्यूक्लिक अम्ल केंद्रीय धर्म सिद्धांत की उत्पत्ति की समस्या को हल किया। इस परिदृश्य के अनुसार, जीवन के मूल में सभी एंजाइमेटिक गतिविधि और आनुवंशिक सूचना संकेतन एक अणु RNA द्वारा की गई थी।

प्रयोगशाला में राइबोज़ाइम का उत्पादन किया गया है, जो बहुत विशिष्ट परिस्थितियों में सक्रिय मोनोमर्स से अन्य RNA अणुओं के संश्लेषण को उत्प्रेरित करने में सक्षम होता हैं, इन अणुओं को RNA पोलीमरेज़ राइबोज़ाइम के रूप में भी जाना जाता है। [22] पहला RNA पोलीमरेज़ राइबोज़ाइम 1996 में रिपोर्ट किया गया था, और लंबाई में 6 न्यूक्लियोटाइड तक RNA बहुलक को संश्लेषित करने में सक्षम था।[23] यादृच्छिक RNA अनुक्रमों के एक बड़े निकाय से एक RNA लिगेज राइबोज़ाइम पर उत्परिवर्तन और चयन किया गया है,[24] जिसके परिणामस्वरूप 2001 में बेहतर राउंड -18 पोलीमरेज़ राइबोज़ाइम का वियोजन हुआ, जो लंबाई में 14 न्यूक्लियोटाइड तक RNA बहुलक को उत्प्रेरित कर सकता है।[25] राउंड-18 राइबोजाइम पर आगे के चयन के आवेदन पर, बी6.61 राइबोजाइम उत्पन्न हुआ और 24 घंटे में प्राइमर टेम्पलेट में 20 न्यूक्लियोटाइड तक जोड़ने में सक्षम था, जब तक कि यह अपने फॉस्फोडाइस्टर बॉन्ड के क्लीवेज द्वारा विघटित नहीं हो जाता है। [26]

जिस दर पर राइबोजाइम एक RNA अनुक्रम को पोलीमराइज़ कर सकते हैं, जब यह एक मिकोशिका के अन्दर होता है, तो यह मूल रूप से बढ़ जाता है।[27]

tC19Z राइबोज़ाइम अगला खोजा गया राइबोज़ाइम था, जो 0.0083 म्यूटेशन/न्यूक्लियोटाइड की निष्ठा के साथ 95 न्यूक्लियोटाइड तक जोड़ सकता है। [28]</nowiki> इसके बाद, शोधकर्ताओं द्वारा tC9Y राइबोजाइम की खोज की गई थी और आगे चलकर 206 न्यूक्लियोटाइड्स तक RNA स्ट्रैंड्स को शून्य से कम तापमान पर यूटेक्टिक चरण की स्थिति में संश्लेषित करने में सक्षम था,[29] तथा जो स्थितियां पहले राइबोजाइम पोलीमरेज़ गतिविधि को बढ़ावा देने के लिए दिखाई गई थीं।[30]

RNA पोलीमरेज़ राइबोज़ाइम (आरपीआर) जिसे tC9-4M भी कहा जाता है, शारीरिक स्तरों के पास मैग्नीशियम आयन सांद्रता में RNA श्रृंखलाओं को स्वयं से अधिक (अर्थात 177 nt से अधिक) पॉलीमराइज़ करने में सक्षम था, जबकि पहले RPRs को 200mM तक के प्रीबायोटिक रूप से अनुमानित सांद्रता की आवश्यकता होती थी। इसे प्राप्त करने के लिए आवश्यक एकमात्र कारक एक बहुत ही सरल अमीनो अम्ल बहुलक, लाइसिन डिकैप्टाइड की उपस्थिति होती थी।[31]

उस बिंदु द्वारा संश्लेषित सबसे जटिल आरपीआर को 24-3 कहा जाता था, जो न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमों की पर्याप्त विविधता के अनुक्रमों को पोलीमराइज़ करने और RNA सबस्ट्रेट्स के जटिल माध्यमिक संरचनाओं के माध्यम से मार्गनिर्देशन करने में सक्षम था, जो पिछले राइबोजाइम के लिए दुर्गम होता था। वास्तव में यह प्रयोग tRNA अणु को संश्लेषित करने के लिए राइबोज़ाइम का उपयोग करने वाला पहला प्रयोग था[32]

24-3 राइबोज़ाइम, तझुंग तथा कई अन्य के साथ प्रारम्भ किया गया था।[33] 38-6 कहे जाने वाले कृत्रिम परिवेशीय विकास द्वारा एक RNA पोलीमरेज़ राइबोज़ाइम प्राप्त करने के लिए चयन के एक और 14 राउंड लागू किए गए, जिसमें जटिल RNA अणुओं की प्रतिलिपि करण करने की गतिविधि का एक अभूतपूर्व स्तर होता है। हालांकि, यह राइबोजाइमस्वयं को प्रतिलिपि करण करने में असमर्थ होता है और इसके RNA उत्पादों में उच्च उत्परिवर्तन दर होती है। बाद के एक अध्ययन में शोधकर्ताओं ने 38-6 राइबोजाइम के साथ प्रारम्भ किया तथा 52-2 राइबोजाइम उत्पन्न करने के लिए चयन के 14 राउंड लागू किए, जो 38-6 की तुलना में फिर से कई गुना अधिक सक्रिय था तथा कक्षा लिगेज के पता लगाने योग्य और कार्यात्मक स्तर उत्पन्न करना प्रारम्भ कर सकता है, हालांकि यह अभी भी T-7 RNA पोलीमरेज़ जैसे प्रोटीन द्वारा उसी आकार की प्रतिलिपि बनाने की तुलना में अपनी निष्ठा और कार्यक्षमता में सीमित था। [34]</nowiki>

t5(+1) नामक एक आरपीआर एक समय में केवल एक न्यूक्लियोटाइड के अतिरिक्त तीनों न्यूक्लियोटाइड को जोड़ता है। यह हेटरोडिमेरिक आरपीआर हेयरपिन सहित 24-3 तक पहुंचने योग्य माध्यमिक संरचनाओं को मार्गनिर्देशन कर सकता है। जेड आरपीआर के रूप में ज्ञात पहले से संश्लेषित आरपीआर से प्राप्त RNA रूपांतर के प्रारंभिक पूल में दो अनुक्रम अलग-अलग उभरे और एक दूसरे पर पारस्परिक रूप से निर्भर होने के लिए विकसित होते है। टाइप-1 RNA उत्प्रेरक रूप से निष्क्रिय होने के लिए विकसित हुआ, लेकिन टाइप-5 RNA के साथ जटिल होने से इसकी पोलीमराइज़ेशन क्षमता में वृद्धि हुई और RNA आकार सब्सट्रेट के साथ आणविक पारस्परिक प्रभाव को सक्षम किया गया था, जिससे आकार को आरपीआर के RNA अनुक्रम से सीधे जोड़ने की आवश्यकता समाप्त हो गई, जो एक सीमा थी। पहले के अध्ययनों मे न केवल t5(+1) को आकार में बंधक की आवश्यकता नहीं होती थी, बल्कि प्रवेशिका की भी आवश्यकता नहीं थी, क्योंकि t5(+1) में टेम्पलेट को 3' → 5' और 5' 3 → 3' दोनों दिशाओं में पोलीमराइज़ करने की क्षमता होती थी।.[35]

एक अत्यधिक विकसित[vague] RNA पोलीमरेज़ राइबोज़ाइम एक विपरीत ट्रांसक्रिपटेस के रूप में कार्य करने में सक्षम था, अर्थात यह एक RNA आधार पट्ट का उपयोग करके एक DNA प्रालिपिकरण को संश्लेषित कर सकता है।[36] इस तरह की गतिविधि को[by whom?] पृथ्वी पर जीवन के प्रारंभिक इतिहास के दौरान RNA से DNA जीनोम में संक्रमण के लिए महत्वपूर्ण माना जाता है। विपरीत ट्रांसक्रिप्शन क्षमता एक प्रारंभिक RNA आश्रित RNA पोलीमरेज़ राइबोज़ाइम के द्वितीयक कार्य के रूप में उत्पन्न हो सकती है

एक RNA अनुक्रम जो द्वैधीकृत RNA पर आक्रमण करने में सक्षम राइबोज़ाइम में बदल जाता है, एक खुले होलोपोलीमरेज़ शैलसंघ में पुनर्व्यवस्थित होता है और फिर एक विशिष्ट RNA प्रोत्साहकम अनुक्रम की खोज करता है, और मान्यता पर फिर से एक प्रक्रियात्मक रूप में पुनर्व्यवस्थित होता है, जो अनुक्रम के एक पूरक प्रपथ को पोलीमराइज़ करता है।[needs copy edit] यह राइबोजाइम 107 न्यूक्लियोटाइड्स तक द्वैधीकृत RNA को विस्तारित करने में सक्षम होता है, तथा ऐसा पॉलीमराइज़ किए जा रहे अनुक्रम को बंधक करने की आवश्यकता के बिना करता है।[37]

कृत्रिम राइबोजाइम

जीवित जीवों में उपस्थित राइबोज़ाइम की खोज के बाद से प्रयोगशाला में बने नए कृत्रिम राइबोज़ाइम के अध्ययन में रुचि रही है। उदाहरण के लिए अच्छी एंजाइमेटिक गतिविधि वाले कृत्रिम रूप से उत्पादित स्व-क्लीविंग RNA का उत्पादन किया गया है। लक्षण और भंजक[38] यादृच्छिक-अनुक्रम RNA से उत्पन्न RNA के कृत्रिम परिवेशीय चयन द्वारा पृथक स्व-क्लीविंग RNA उत्पादित किए गए तथा कुछ कृत्रिम राइबोज़ाइम में नई संरचनाएँ थीं, जबकि कुछ प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले हैमरहेड राइबोज़ाइम के समान होते थे।

2015 में, शिकागो में नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी और इलिनोइस विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने एक टीथर्ड राइबोसोम का निर्माण किया है, जो कोशिका के अन्दर सभी प्रोटीन और एंजाइम उत्पन्न करने वाले प्रामाणिक जीवकोषीय घटक के साथ-साथ लगभग कार्य करता है। जिसे राइबोसोम-टी, या रिबो-टी कहा जाता है, कृत्रिम राइबोसोम माइकल ज्वेट और अलेक्जेंडर मैनकिन द्वारा बनाया गया था।[39] कृत्रिम राइबोज़ाइम बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली तकनीकों में निर्देशित विकास सम्मिलित होता है। यह दृष्टिकोण एक उत्प्रेरक और एक सूचनात्मक बहुलक दोनों के रूप में RNA की दोहरी प्रकृति का लाभ उठाता है, जिससे एक अन्वेषक के लिए पोलीमरेज़ एंजाइमों का उपयोग करके RNA उत्प्रेरकों की विशाल आबादी का उत्पादन करना सरल हो जाता है। विभिन्न CDNA में विपरीत प्रतिलेखित्र के साथ विपरीत ट्रांसक्रिप्शन करके राइबोजाइम को उत्परिवर्तित किया जाता है। तथा त्रुटि-प्रवण पीसीआर के साथ प्रवर्धित किया जाता है। इन प्रयोगों में चयन पैरामीटर अधिकांश भिन्न होते हैं। जो लिगेज राइबोजाइम के चयन के लिए एक दृष्टिकोण में बायोटिन टैग का उपयोग करना सम्मिलित करते है, तथा सहसंयोजक बंधन रूप से सब्सट्रेट से जुड़े होते हैं। यदि एक अणु में वांछित लिगेज गतिविधि होती है, तो सक्रिय अणुओं को पुनर्प्राप्त करने के लिए एक स्ट्रेप्टाविडिन गर्भाशय का उपयोग किया जा सकता है।

लिंकन और जॉयस ने पूर्व-संश्लेषित अत्यधिक पूरक अल्प न्यूक्लियोटाइड के जुड़ाव के माध्यम से लगभग एक घंटे में स्व-प्रतिकृति में सक्षम राइबोजाइम लिगैस विकसित करने के लिए कृत्रिम परिवेशीय विकास का उपयोग किया गया।[40]

हालांकि ये वास्तविक उत्प्रेरक नहीं होते हैं, कृत्रिम स्व-क्लीविंग राइबोस्विच का निर्माण करते है, जिसे एप्टाजाइम कहा जाता है, यह अन्वेषण का एक सक्रिय क्षेत्र भी रहा है। राइबोस्विच नियामक RNA रूपांकन हैं, जो अनुवाद को विनियमित करने के लिए एक छोटे अणु लिगैंड की प्रतिक्रिया में अपनी संरचना को परिवर्तित करते हैं। जबकि कई ज्ञात प्राकृतिक राइबोस्विच हैं, जो मेटाबोलाइट्स और अन्य छोटे कार्बनिक अणुओं की एक विस्तृत श्रृंखला को बांधते हैं, राइबोस्विच पर आधारित केवल एक जीएलएमएस राइबोजाइम का वर्णन किया गया है।[41] स्व-क्लीविंग राइबोस्विच के लक्षण वर्णन में प्रारंभिक कार्य थियोफाइलिइन को लिगैंड के रूप में उपयोग करने पर केंद्रित था। इन अध्ययनों में एक RNA हेयरपिन बनता है, जो राइबोसोम बाइंडिंग की बाध्यकारी साइट को अवरुद्ध करता है, इस प्रकार यह अनुवाद को रोकता है। लिगैंड की उपस्थिति में, इन परिस्थितियों में थियोफिलाइन, नियामक RNA क्षेत्र को बंद कर दिया जाता है, जिससे राइबोसोम को लक्ष्य जीन को बांधने और अनुवाद करने की अनुमति मिलती है। इस RNA अभियांत्रिकी कार्य का अधिकांश तर्कसंगत प्रतिरूपण और पहले से निर्धारित RNA संरचनाओं पर आधारित था न कि उपरोक्त उदाहरणों में निर्देशित विकास पर आधुनिक के कार्य ने थाइमिन पाइरोफॉस्फेट (2) को सम्मिलित करने के लिए राइबोजाइम राइबोस्विच में उपयोग होने वाले लिगेंड को चौड़ा किया है। अभियांत्रिकी एप्टाजाइम के लिए प्रतिदीप्ति-सक्रिय कोशिका छँटाई का भी उपयोग किया गया है।[42]

अनुप्रयोग

जीन थेरेपी (3) के माध्यम से रोग के उपचार के लिए राइबोजाइम प्रस्तावित और विकसित किए गए हैं। एक चिकित्सीय के रूप में RNA आधारित एंजाइमों का उपयोग करने की एक बड़ी चुनौती शरीर में उत्प्रेरक RNA अणुओं का छोटा आधा जीवन होता है। इससे सामना करने के लिए RNA स्थिरता में सुधार के लिए राइबोज़ पर 2 की स्थिति को संशोधित किया गया है। राइबोज़ाइम जीन चिकित्सा का एक क्षेत्र RNA-आधारित विषाणुओं का निषेध रहा है।

एचआईवी RNA के विरुद्ध निर्देशित एक प्रकार का कृत्रिम राइबोजाइम जिसे जीन शियर्स कहा जाता है, विकसित किया गया है और एचआईवी संक्रमण के लिए रोग लाक्षणिक ​​परीक्षण में प्रवेश किया है।[43][44] इसी तरह राइबोजाइम को हेपेटाइटिस सी विषाणु RNA, SARS कोरोनावायरस (SARS-CoV),[45] एडेनोवायरस[45] और इन्फ्लूएंजा ए और बी वायरस RNA को लक्षित करने के लिए प्रतिरूपित किया गया है।[46][47][48][45] राइबोजाइम विषाणु के जीनोम के संरक्षित क्षेत्रों को विभाजित करने में सक्षम होते है, जो स्तनधारी कोशिका संवर्धन में विषाणु को कम करने के लिए दर्शाया गया है।[49] शोधकर्ताओं के इन प्रयासों केअतिरिक्त ये परियोजनाएं प्रीक्लिनिकल चरण में बनी हुई होती हैं।

ज्ञात राइबोजाइम

स्वाभाविक रूप से होने वाली राइबोजाइम कक्षाएं अच्छी तरह से मान्य हैं:


यह भी देखें


नोट्स और संदर्भ

  1. ↑ Jump up to: 1.0 1.1 Kruger K, Grabowski PJ, Zaug AJ, Sands J, Gottschling DE, Cech TR (November 1982). "सेल्फ-स्प्लिसिंग आरएनए: राइबोसोमल आरएनए इंटरवेनिंग सीक्वेंस ऑफ टेट्राहिमेना का ऑटोएक्सिशन और ऑटोसाइक्लाइजेशन". Cell. 31 (1): 147–157. doi:10.1016/0092-8674(82)90414-7. PMID 6297745. S2CID 14787080.
  2. ↑ Jump up to: 2.0 2.1 Fedor MJ, Williamson JR (May 2005). "RNAs की उत्प्रेरक विविधता". Nature Reviews. Molecular Cell Biology. 6 (5): 399–412. doi:10.1038/nrm1647. PMID 15956979. S2CID 33304782.
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अग्रिम पठन


बाहरी संबंध

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