Nucleic acid quaternary structure
ન્યુક્લિક એસિડ ચતુર્થાંશ માળખું એ અલગ ન્યુક્લિક એસિડ પરમાણુઓ વચ્ચે અથવા ન્યુક્લિક એસિડ અણુઓ અને પ્રોટીન વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનો સંદર્ભ આપે છે. આ ખ્યાલ પ્રોટીન ચતુર્થાંશ માળખાને અનુરૂપ છે, પરંતુ સામ્યતા સંપૂર્ણ ન હોવાથી, આ શબ્દનો ઉપયોગ ન્યુક્લિક એસિડમાં સંખ્યાબંધ વિવિધ વિભાવનાઓનો સંદર્ભ આપવા માટે થાય છે અને તે સામાન્ય રીતે ઓછો જોવા મળે છે. તેવી જ રીતે પ્રોટીન, ન્યુક્લિક એસિડ જેવા અન્ય બાયોમોલેક્યુલ્સ માળખાકીય વ્યવસ્થાના ચાર સ્તરો ધરાવે છેઃ પ્રાથમિક, ગૌણ, તૃતીય અને ચતુર્થ માળખું. પ્રાથમિક માળખું એ ન્યુક્લિયોટાઇડ્સનો રેખીય ક્રમ છે, ગૌણ માળખામાં નાના સ્થાનિક ફોલ્ડિંગ મોટિફ્સનો સમાવેશ થાય છે, અને તૃતીય માળખું એ ન્યુક્લિક એસિડ અણુનો 3D ફોલ્ડેડ આકાર છે. સામાન્ય રીતે, ચતુર્ભુજ માળખું બહુવિધ પેટા એકમો વચ્ચે 3D ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓનો સંદર્ભ આપે છે. ન્યુક્લિક એસિડના કિસ્સામાં, ચતુર્ભુજ માળખું બહુવિધ ન્યુક્લિક એસિડના અણુઓ વચ્ચે અથવા ન્યુક્લિક એસિડ અને પ્રોટીન વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનો સંદર્ભ આપે છે. ડીએનએ, આરએનએ અને જનીન અભિવ્યક્તિને સમજવા માટે ન્યુક્લિક એસિડ ક્વાટર્નરી માળખું મહત્વપૂર્ણ છે કારણ કે ક્વાટર્નરી માળખું કાર્યને અસર કરી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે ડીએનએને હેટેરોક્રોમેટિનમાં પેક કરવામાં આવે છે, તેથી તે એક પ્રકારની ચતુર્થાંશ રચનાનું પ્રદર્શન કરે છે, ત્યારે જનીન અનુલેખન અવરોધિત થશે. ડીએનએ ડીએનએ ક્વાટર્નરી સ્ટ્રક્ચરનો ઉપયોગ ન્યુક્લિયોસોમ્સ બનાવવા માટે હિસ્ટોન્સ સાથે ડીએનએના બંધનનો સંદર્ભ આપવા માટે થાય છે, અને પછી તેમની સંસ્થાને ઉચ્ચ ક્રમના ક્રોમેટિન રેસામાં ઓળખવામાં આવે છે. ડીએનએનું ચતુર્થાંશ માળખું જનીનોની અભિવ્યક્તિ માટે ટ્રાન્સક્રિપ્શન મશીનરી માટે ડીએનએ ક્રમ કેટલો સુલભ છે તેની મજબૂત અસર કરે છે. ડીએનએ ચતુર્થાંશ માળખું સમય જતાં બદલાય છે, કારણ કે ડીએનએના પ્રદેશો કન્ડેન્સ્ડ અથવા ટ્રાન્સક્રિપ્શન માટે ખુલ્લા હોય છે. આ શબ્દનો ઉપયોગ ડીએનએ નેનોટેકનોલોજીમાં ઉપયોગમાં લેવાતા કૃત્રિમ ન્યુક્લિક એસિડ બિલ્ડિંગ બ્લોક્સની અધિક્રમિક એસેમ્બલીનું વર્ણન કરવા માટે પણ કરવામાં આવે છે. ડીએનએનું ચતુર્થાંશ માળખું ક્રોમેટિનની રચનાનો સંદર્ભ આપે છે. કારણ કે માનવ જીનોમ એટલો મોટો છે, ડીએનએને ક્રોમેટિનમાં ઘનીકરણ કરવું આવશ્યક છે, જેમાં ન્યુક્લિયોસોમ્સ તરીકે ઓળખાતા પુનરાવર્તિત એકમોનો સમાવેશ થાય છે. ન્યુક્લિયોસોમ્સમાં ડીએનએ અને હિસ્ટોન્સ નામના પ્રોટીન હોય છે. ન્યુક્લિયોસોમ કોરમાં સામાન્ય રીતે હિસ્ટોન ઓક્ટામરની આસપાસ વીંટળાયેલી લગભગ 146 ડીએનએ બેઝ જોડી હોય છે. હિસ્ટોન ઓક્ટામર કુલ આઠ હિસ્ટોન પ્રોટીનથી બનેલું છે, જે નીચેના દરેકમાંથી બે પ્રોટીન છેઃ H2A, H2B, H3 અને H4. હિસ્ટોન્સ મુખ્યત્વે ન્યુક્લિયોસોમ્સને આકાર આપવા માટે જવાબદાર છે, તેથી ક્રોમેટિન માળખામાં ભારે ફાળો આપે છે. હિસ્ટોન પ્રોટીન હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે અને તેથી ડીએનએના નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ ફોસ્ફેટ બેકબોન સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરી શકે છે. કોર હિસ્ટોન પ્રોટીનનો એક ભાગ, જેને હિસ્ટોન ટેલ ડોમેન્સ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, તે ન્યુક્લિયોઝોમને ચુસ્ત રીતે લપેટીને રાખવા અને ન્યુક્લિયોઝોમને ગૌણ અને તૃતીય માળખું આપવા માટે અત્યંત મહત્વપૂર્ણ છે. આનું કારણ એ છે કે હિસ્ટોન પૂંછડીના ક્ષેત્રો ન્યુક્લિયોસોમ્સ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં સામેલ છે. લિંકર હિસ્ટોન, અથવા એચ1 પ્રોટીન, ન્યુક્લિયોસોમ માળખું જાળવવામાં પણ સામેલ છે. એચ1 પ્રોટીનની એ સુનિશ્ચિત કરવામાં વિશેષ ભૂમિકા છે કે ડીએનએ ચુસ્ત રીતે ઘવાયેલું રહે. હિસ્ટોન પ્રોટીન અને તેમના ડીએનએમાં ફેરફારોને ચતુર્થાંશ માળખા તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. કન્ડેન્સ્ડ ક્રોમેટિન, હેટેરોક્રોમેટિન, જનીનોના અનુલેખનને અટકાવે છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, ટ્રાન્સક્રિપ્શન પરિબળો ઘાના ડીએનએ સુધી પહોંચી શકતા નથી-આ યુક્રોમેટિનથી વિપરીત છે, જે ડીકોન્ડેન્સ્ડ છે, અને તેથી, ટ્રાન્સક્રિપ્શનલ મશીનરી માટે સહેલાઈથી સુલભ છે. ન્યુક્લિયોટાઇડ્સમાં ડીએનએ મિથાઇલેશન ક્રોમેટિન ક્વાટર્નરી માળખાને પ્રભાવિત કરે છે. અત્યંત મિથાઇલેટેડ ડીએનએ ન્યુક્લિયોટાઇડ્સ હેટેરોક્રોમેટિનમાં જોવા મળે છે જ્યારે અનમિથાઇલેટેડ ડીએનએ ન્યુક્લિયોટાઇડ્સ યુક્રોમેટિનમાં સામાન્ય છે. વધુમાં, મુખ્ય હિસ્ટોન પૂંછડીના ક્ષેત્રોમાં અનુવાદ પછીના ફેરફારો કરી શકાય છે, જે ડીએનએ ચતુર્થાંશ માળખામાં ફેરફારો તરફ દોરી જાય છે અને તેથી જનીન અભિવ્યક્તિ થાય છે. ઉત્સેચકો, જેને એપિજેનેટિક લેખકો અને એપિજેનેટિક ઇરેઝર તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, તે હિસ્ટોન પૂંછડીના ક્ષેત્રોમાં કેટલાક ફેરફારોને ઉમેરવા અથવા દૂર કરવા માટે ઉત્પ્રેરિત કરે છે. દાખલા તરીકે, એન્ઝાઇમ રાઇટર H3 કોર પ્રોટીનના લાઇસિન-9 ને મિથાઇલેટ કરી શકે છે, જે H3 હિસ્ટોન ટેલ ડોમેનમાં જોવા મળે છે. આ જનીન દમન તરફ દોરી શકે છે કારણ કે ક્રોમેટિન ફરીથી રચાય છે અને હેટેરોક્રોમેટિન જેવું લાગે છે. જો કે, હિસ્ટોન ટેલ ડોમેન્સમાં ડઝનેક ફેરફારો કરી શકાય છે. તેથી, તે તે તમામ ફેરફારોનો સરવાળો છે જે નક્કી કરે છે કે ક્રોમેટિન હેટેરોક્રોમેટિન અથવા યુક્રોમેટિન જેવું દેખાશે કે નહીં. આર. એન. એ. આર. એન. એ. ને ઘણી શ્રેણીઓમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે, જેમાં મેસેન્જર આર. એન. એ. (એમ. આર. એન. એ.), રિબોસોમલ આર. એન. એ. (આર. આર. એન. એ.), ટ્રાન્સફર આર. એન. એ. (ટી. આર. એન. એ.), લોંગ નોન-કોડિંગ આર. એન. એ. (એલ. એન. સી. આર. એન. એ.) અને અન્ય કેટલાક નાના કાર્યાત્મક આર. એન. એ. નો સમાવેશ થાય છે. જ્યારે ઘણા પ્રોટીનમાં ચતુર્થાંશ માળખું હોય છે, ત્યારે મોટાભાગના આર. એન. એ. અણુઓ માત્ર તૃતીય માળખા દ્વારા પ્રાથમિક હોય છે અને બહુ-પેટા માળખાને બદલે વ્યક્તિગત અણુઓ તરીકે કાર્ય કરે છે. કેટલાક પ્રકારના આર. એન. એ. સ્પષ્ટ ચતુર્થ માળખું દર્શાવે છે જે કાર્ય માટે જરૂરી છે, જ્યારે અન્ય પ્રકારના આર. એન. એ. એક અણુ તરીકે કાર્ય કરે છે અને ચતુર્થ માળખા બનાવવા માટે અન્ય અણુઓ સાથે સંકળાયેલા નથી. પ્રોટીન ઓલિગોમર્સની સરખામણીમાં આર. એન. એ. અણુઓના સમમિતીય સંકુલ અત્યંત અસામાન્ય છે. આર. એન. એ. હોમોડિમરનું એક ઉદાહરણ ન્યુરોસ્પોરાનું વી. એસ. રાઇબોઝાઇમ છે, જેમાં તેની બે સક્રિય સાઇટ્સ બંને મોનોમર્સમાંથી ન્યુક્લિયોટાઇડ્સ ધરાવે છે. પ્રોટીન સાથે ચતુર્ભુજ માળખાઓ બનાવતા આર. એન. એ. નું સૌથી જાણીતું ઉદાહરણ રાઇબોઝોમ છે, જેમાં આરપ્રોટીન દ્વારા સમર્થિત બહુવિધ આર. આર. એન. એ. નો સમાવેશ થાય છે. સ્પ્લિસોસોમમાં સમાન આર. એન. એ.-પ્રોટીન સંકુલ પણ જોવા મળે છે. રિબોસ્વિચ એ એમ. આર. એન. એ. માળખાનો એક પ્રકાર છે જે જનીન અભિવ્યક્તિને નિયંત્રિત કરવામાં મદદ કરે છે અને ઘણીવાર લિગાન્ડ્સના વિવિધ સમૂહને બાંધે છે. રાઇબોસ્વિચ નક્કી કરે છે કે કોષમાં નાના અણુઓની વિવિધ સાંદ્રતામાં જનીન અભિવ્યક્તિ કેવી રીતે પ્રતિક્રિયા આપે છે આ રચના ફ્લેવિન મોનોન્યુક્લિયોટાઇડ (એફએમએન), ચક્રીય ડી-એએમપી (સી-ડી-એએમપી) અને ગ્લાયસીનમાં જોવા મળી છે. રિબોસ્વિચ છદ્મભાષીય માળખું દર્શાવે છે તેવું કહેવાય છે. એક જ આર. એન. એ. પરમાણુના માળખાકીય રીતે સમાન કેટલાક પ્રદેશો એક સાથે સમપ્રમાણતામાં ભળી જાય છે. કારણ કે આ માળખું એક જ અણુમાંથી ઉદ્ભવે છે અને બહુવિધ અલગ અણુઓમાંથી નહીં, તેને સાચા ચતુર્થ માળખા તરીકે સંદર્ભિત કરી શકાતું નથી. રાઇબોસ્વિચ ક્યાં જોડાય છે અને તેને કેવી રીતે ગોઠવવામાં આવે છે તેના આધારે, તે જનીનને દબાવી શકે છે અથવા વ્યક્ત કરવાની મંજૂરી આપી શકે છે સમપ્રમાણતા એ બાયોમોલેક્યુલર ત્રિ-પરિમાણીય રૂપરેખાંકનનો એક મહત્વપૂર્ણ ભાગ છે. ઘણા પ્રોટીન ચતુર્થ માળખાના સ્તરે sy.mmetrical હોય છે, પરંતુ આર. એન. એ. માં ભાગ્યે જ સમમિતીય ચતુર્થ માળખા હોય છે. તમામ પ્રકારના આર. એન. એ. માટે તૃતીય માળખું વૈવિધ્યસભર અને આવશ્યક હોવા છતાં, આર. એન. એ. ઓલિગમેરાઇઝેશન પ્રમાણમાં દુર્લભ છે. આર. આર. એન. એ. રાઇબોસોમ્સ, પ્રોટીન ટ્રાન્સલેશન માટેનું ઓર્ગેનેલ, આર. આર. એન. એ. અને પ્રોટીનમાંથી બનેલું હોય છે. રાઇબોસોમ્સ ન્યુક્લિક એસિડ ક્વાટર્નરી સ્ટ્રક્ચરનું શ્રેષ્ઠ અને સૌથી વિપુલ ઉદાહરણ હોઈ શકે છે. રાઇબોઝોમ માળખાની વિશિષ્ટતાઓ વિવિધ રજવાડાઓ અને પ્રજાતિઓ વચ્ચે બદલાય છે, પરંતુ તમામ રાઇબોઝોમ મોટા પેટા એકમ અને નાના એકમથી બનેલા હોય છે. સજીવોના વિવિધ વર્ગોમાં વિવિધ લાક્ષણિક કદના રાઇબોસોમલ પેટા એકમો હોય છે. રાઇબોસોમલ કાર્ય માટે રાઇબોસોમલ પેટા એકમોનું ત્રિ-પરિમાણીય જોડાણ જરૂરી છે. નાના પેટા એકમ પહેલા એમ. આર. એન. એ. સાથે જોડાય છે અને પછી મોટા પેટા એકમની ભરતી કરવામાં આવે છે. પોલિપેપ્ટાઇડની રચના કરવા માટે, એમ. આર. એન. એ. અને બંને રાઇબોઝોમ પેટા એકમોનું યોગ્ય જોડાણ થવું આવશ્યક છે. ડાબી બાજુએ, યીસ્ટમાં રાઇબોઝોમના પેપ્ટિડાઇલટ્રાન્સફેરેઝ કેન્દ્રમાં rRNAનું ગૌણ માળખું. પેપ્ટિડાઇલટ્રાન્સફેરેઝ કેન્દ્ર એ છે જ્યાં અનુવાદ દરમિયાન પેપ્ટાઇડ બંધની રચના ઉત્પ્રેરિત થાય છે. જમણી બાજુએ, પેપ્ટિડાઇલટ્રાન્સફેરેઝ કેન્દ્રની ત્રિ-પરિમાણીય રચના. હેલિકલ આર. આર. એન. એ. ગોળાકાર રાઇબોસોમલ પ્રોટીન સાથે સંકળાયેલ છે. આવતા કોડોન્સ એ સાઇટ પર પહોંચે છે અને પી સાઇટ પર જાય છે, જ્યાં પેપ્ટાઇડ બોન્ડની રચના ઉત્પ્રેરિત થાય છે. એક ચોક્કસ ત્રિ-પરિમાણીય માળખું જે સામાન્ય રીતે આર. આર. એન. એ. માં જોવા મળે છે તે એ-માઇનોર મોટિફ છે. એ-માઇનોર મોટિફ્સના ચાર પ્રકારો છે, જેમાં ઘણા અનપેયર્ડ એડેનોસિનનો સમાવેશ થાય છે. આ એકલા એડેનોસિન બહારથી વિસ્તરે છે અને આર. એન. એ. ના અણુઓને નાના ખાંચમાં અન્ય ન્યુક્લિક એસિડને બાંધવા દે છે. ટી. આર. એન. એ. માં સર્વસંમતિ ગૌણ અને તૃતીય માળખાઓ જોવા મળ્યા હોવા છતાં, અત્યાર સુધી ચતુષ્કોણીય માળખું બનાવતા ટી. આર. એન. એ. ના કોઈ પુરાવા મળ્યા નથી. નોંધની વાત એ છે કે, ઉચ્ચ રીઝોલ્યુશન ઇમેજિંગ દ્વારા અવલોકન કરવામાં આવ્યું છે કે ટી. આર. એન. એ. બેક્ટેરિયલ 70S રાઇબોઝોમ અને અન્ય પ્રોટીનની ચતુર્થ માળખા સાથે સંપર્ક કરે છે. અન્ય નાના આર. એન. એ. પી. આર. એન. એ. બેક્ટેરિઓફેજ φ29 પ્રોહેડ આર. એન. એ. (પી. આર. એન. એ.) ચતુર્થ માળખું રચવાની ક્ષમતા ધરાવે છે. પી. આર. એન. એ. બેક્ટેરિયોફેજના જીનોમિક ડી. એન. એ. ને ઘેરી લેતા કેપ્સિડ બનાવવા માટે ઓલિગમેરાઇઝિંગ દ્વારા ચતુર્થાંશ માળખામાં રચના કરવામાં સક્ષમ છે. પી. આર. એન. એ. ના કેટલાક અણુઓ જીનોમને ઘેરી લે છે, અને સ્ટેકિંગ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ અને આધાર જોડી દ્વારા પી. આર. એન. એ. ડીએનએને ઘેરી લે છે અને તેનું રક્ષણ કરે છે. સ્ફટિકશાસ્ત્રના અભ્યાસો દર્શાવે છે કે પી. આર. એન. એ. ટેટ્રામેરિક રિંગ્સ બનાવે છે, જોકે ક્રાયો-ઇ. એમ. માળખાં સૂચવે છે કે પી. આર. એન. એ. પેન્ટામેરિક રિંગ્સ પણ બનાવી શકે છે. આ નમૂનામાં, ડેન્ગ્યુ વાયરસ મિથાઈલટ્રાન્સફેરેઝ પર આધારિત, મિથાઈલટ્રાન્સફેરેઝના ચાર મોનોમર્સ આર. એન. એ. ના બે ઓક્ટેમરને ઘેરી લે છે. ન્યુક્લિક એસિડ એસોસિએશનો કિસિંગ લૂપ મોટિફ દર્શાવે છે. ત્રિ-પરિમાણીય ફોલ્ડિંગ મોટિફને કિસિંગ લૂપ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આ આકૃતિમાં, માળખાકીય સમાનતાઓ દર્શાવવા માટે બે ચુંબન લૂપ મોડેલો ઢાંકવામાં આવ્યા છે. સફેદ કરોડરજ્જુ અને ગુલાબી પાયા બી. સબટિલિસમાંથી છે, અને ભૂખરા કરોડરજ્જુ અને વાદળી પાયા વી. વલ્નિફિકસમાંથી છે. ચુંબન લૂપ મોટિફ રેટ્રોવાયરસ અને આર. એન. એ. માં જોવા મળે છે જે પ્લાઝમિડ દ્વારા એન્કોડ કરવામાં આવે છે. કેપ્સિડ રચવા માટે ચુંબન લૂપ્સની સંખ્યાનું નિર્ધારણ 5 અને 6 ની વચ્ચે બદલાય છે. 5 ચુંબન લૂપ માળખું પ્રદાન કરે છે તે ચોક્કસ સમપ્રમાણતાને કારણે પાંચ ચુંબન લૂપમાં મજબૂત સ્થિરતા હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું છે. નાના પરમાણુ આર. એન. એ. નાના પરમાણુ આર. એન. એ. (એસ. એન. આર. એન. એ.) પ્રોટીન સાથે જોડાઈને ન્યુક્લિયસમાં સ્પ્લિસોસોમ બનાવે છે. સ્પ્લિસોસોમ પૂર્વ-એમ. આર. એન. એ. માંથી ઇન્ટ્રોનને સંવેદના અને કાપવા માટે જવાબદાર છે, જે એમ. આર. એન. એ. પ્રક્રિયાના પ્રથમ પગલાંઓમાંનું એક છે. સ્પ્લિસોસોમ એક મોટું મેક્રોમોલેક્યુલર કોમ્પ્લેક્સ છે. ચતુર્ભુજ માળખું એસ. એન. આર. એન. એ. ને એમ. આર. એન. એ. સિક્વન્સ શોધવાની મંજૂરી આપે છે જેને દૂર કરવાની જરૂર છે. સંદર્ભો ન્યુક્લિક એસિડ