Bacterial DNA binding protein
મોલેક્યુલર બાયોલોજીમાં, બેક્ટેરિયલ ડીએનએ બંધનકર્તા પ્રોટીન એ નાના, સામાન્ય રીતે લગભગ 90 અવશેષોના મૂળભૂત પ્રોટીનનું કુટુંબ છે જે ડીએનએને જોડે છે અને હિસ્ટોન જેવા પ્રોટીન તરીકે ઓળખાય છે. બેક્ટેરિયલ બંધનકર્તા પ્રોટીનમાં કાર્યોની વિવિધતા હોવાથી, તે બધા માટે એક સામાન્ય કાર્ય વિકસાવવું મુશ્કેલ રહ્યું છે. તેમને સામાન્ય રીતે હિસ્ટોન જેવા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે અને યુકેરીયોટિક હિસ્ટોન પ્રોટીન સાથે ઘણા સમાન લક્ષણો ધરાવે છે. યુકેરીયોટિક હિસ્ટોન્સ ડીએનએને ન્યુક્લિયસમાં ફિટ કરવામાં મદદ કરવા માટે પેકેજ કરે છે, અને તેઓ પ્રકૃતિમાં સૌથી વધુ સંરક્ષિત પ્રોટીન તરીકે ઓળખાય છે. ઉદાહરણોમાં એસ્ચેરીચીયા કોલીમાં એચયુ પ્રોટીનનો સમાવેશ થાય છે, જે નજીકથી સંબંધિત આલ્ફા અને બીટા સાંકળોનું ડાયમર છે અને અન્ય બેક્ટેરિયામાં સમાન સાંકળોનું ડાયમર હોઈ શકે છે. એચયુ-પ્રકારના પ્રોટીન વિવિધ પ્રકારના બેક્ટેરિયા (સાયનોબેક્ટેરિયા સહિત) અને આર્કિયામાં જોવા મળે છે, અને કેટલાક શેવાળના ક્લોરોપ્લાસ્ટ જીનોમમાં પણ એન્કોડ કરવામાં આવે છે. ઇન્ટિગ્રેશન હોસ્ટ ફેક્ટર (આઇ. એચ. એફ.), નજીકથી સંબંધિત સાંકળોનું ડાઇમર, જે આનુવંશિક પુનઃસંયોજન તેમજ ટ્રાન્સલેશનલ અને ટ્રાન્સક્રિપ્શનલ નિયંત્રણમાં કાર્ય કરવા માટે સૂચવવામાં આવે છે, તે એન્ટરોબેક્ટેરિયા અને આફ્રિકન સ્વાઇન ફીવર વાયરસ પ્રોટીન એ104આર (અથવા એલ. એમ. ડબલ્યુ. 5-એ. આર.) સહિત વાયરલ પ્રોટીનમાં જોવા મળે છે. આ પરિવાર ડાયનોફ્લેજેલેટ્સ તરીકે ઓળખાતા યુકેરીયોટ્સના જૂથમાં પણ જોવા મળે છે. આ ડિનોફ્લેજલેટ હિસ્ટોન જેવા પ્રોટીન કેટલાક ડિનોફ્લેજેલેટ્સમાં હિસ્ટોનને બદલે છે અને ડી. એન. એ. ને પ્રવાહી-સ્ફટિકીય સ્થિતિમાં પેક કરે છે. હિસ્ટોન જેવા પ્રોટીન ઘણા યુબેક્ટેરિયા, સાયનોબેક્ટેરિયા અને આર્કીબેક્ટેરિયામાં હાજર છે. આ પ્રોટીન તમામ ડીએનએ-આધારિત કાર્યોમાં ભાગ લે છે; આ પ્રક્રિયાઓમાં, બેક્ટેરિયલ ડીએનએ બંધનકર્તા પ્રોટીનની સ્થાપત્ય ભૂમિકા હોય છે, જે ટ્રાન્સક્રિપ્શન, પુનઃસંયોજન, પ્રતિકૃતિ અથવા અન્ય કોઈપણ ડીએનએ-આધારિત પ્રક્રિયા તરીકે માળખાકીય અખંડિતતા જાળવી રાખે છે. યુકેરીયોટિક હિસ્ટોન્સની શોધ સૌપ્રથમ 0.4M NaCl માં પ્રયોગો દ્વારા કરવામાં આવી હતી. મીઠાની આ ઉચ્ચ સાંદ્રતામાં, યુકેરીયોટિક હિસ્ટોન પ્રોટીન ડીએનએ સોલ્યુશનમાંથી બહાર નીકળી જાય છે જેમાં સિંગલ સ્ટ્રેન્ડેડ ડીએનએ સેલ્યુલોઝ સાથે સહસંયોજક રીતે બંધાયેલ હોય છે. ઇલ્યુશન પછી, પ્રોટીન સરળતાથી ડીએનએને જોડે છે, જે ડીએનએ માટે પ્રોટીનનું ઉચ્ચ આકર્ષણ સૂચવે છે. જ્યાં સુધી યુકેરીયોટિક હિસ્ટોન્સ અને એચયુ-પ્રોટીન વચ્ચે સમાનતા નોંધવામાં ન આવી ત્યાં સુધી હિસ્ટોન જેવા પ્રોટીન બેક્ટેરિયામાં હાજર હોવાનું અજાણ હતું, ખાસ કરીને બંને પ્રોટીનની વિપુલતા, મૂળભૂતતા અને નાના કદને કારણે. વધુ તપાસ કર્યા પછી, એવું જાણવા મળ્યું હતું કે એચયુની એમિનો એસિડ રચના યુકેરીયોટિક હિસ્ટોન્સ જેવી જ છે, આમ બેક્ટેરિયલ ડીએનએ બંધનકર્તા પ્રોટીનના ચોક્કસ કાર્ય અને બેક્ટેરિયામાં અન્ય સંબંધિત પ્રોટીનની શોધમાં વધુ સંશોધનને પ્રોત્સાહન મળે છે. ડીએનએ પ્રતિકૃતિમાં ભૂમિકા સંશોધન સૂચવે છે કે ડીએનએ પ્રતિકૃતિ દરમિયાન બેક્ટેરિયલ ડીએનએ બંધનકર્તા પ્રોટીનની મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા હોય છે; પ્રોટીન વિલંબિત સ્ટ્રાન્ડને સ્થિર કરવામાં તેમજ ડીએનએ પોલિમરેઝ III સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવામાં સામેલ છે. એસ્ચેરીચીયા કોલી કોશિકાઓમાં ડીએનએ પ્રતિકૃતિ દરમિયાન સિંગલ-સ્ટ્રેન્ડેડ ડીએનએ બંધનકર્તા (એસએસબી) પ્રોટીનની ભૂમિકાનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે, ખાસ કરીને મીઠાની વિવિધ સાંદ્રતાના વાતાવરણમાં એસએસબી અને ડીએનએ પોલિમરેઝ III ના χ પેટા એકમ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા. લેગિંગ સ્ટ્રાન્ડ સાઇટ પર ડીએનએ પ્રતિકૃતિમાં, ડીએનએ પોલિમરેઝ III ડીએનએ બંધનકર્તા પ્રોટીનમાંથી વ્યક્તિગત રીતે ન્યુક્લિયોટાઇડ્સને દૂર કરે છે. અસ્થિર એસએસબી/ડીએનએ પ્રણાલી એસએસબીના ઝડપી વિઘટનમાં પરિણમશે, જે ડીએનએ પ્રતિકૃતિને અટકાવે છે. સંશોધનોએ દર્શાવ્યું છે કે એસ. એસ. ડી. એન. એ. ઇ. કોલીમાં એસ. એસ. બી. અને ડી. એન. એ. પોલિમરેઝ IIIના χ સબયૂનિટની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા સ્થિર થાય છે, આમ યોગ્ય રચના જાળવી રાખીને પ્રતિકૃતિ માટે તૈયારી કરે છે જે એસ. એસ. ડી. એન. એ. સાથે ઉત્સેચકોનું બંધન સંબંધ વધારે છે. વધુમાં, પ્રતિકૃતિ કાંટો પર એસએસબીનું ડીએનએ પોલિમરેઝ III સાથે જોડાણ એસએસબીના વિઘટનને અટકાવે છે, પરિણામે નવા ડીએનએ સ્ટ્રાન્ડનું સંશ્લેષણ કરવા માટે ડીએનએ પોલિમરેઝ III ની કાર્યક્ષમતામાં વધારો થાય છે. ઉદાહરણો એચ. એન. એસ. શરૂઆતમાં, બેક્ટેરિયલ ડીએનએ બંધનકર્તા પ્રોટીન બેક્ટેરિયલ ડીએનએને સ્થિર કરવામાં મદદ કરે છે તેવું માનવામાં આવતું હતું. હાલમાં, બેક્ટેરિયાના ડીએનએ બંધનકર્તા પ્રોટીનના ઘણા વધુ કાર્યો શોધવામાં આવ્યા છે, જેમાં હિસ્ટોન જેવા ન્યુક્લિયોઇડ-સ્ટ્રક્ચરિંગ પ્રોટીન, એચ-એન. એસ. દ્વારા જનીન અભિવ્યક્તિનું નિયમન સામેલ છે. એચ-એન. એસ. લગભગ 15.6 કેડીએ છે અને ચોક્કસ જનીનોને દબાવીને અને સક્રિય કરીને બેક્ટેરિયામાં બેક્ટેરિયલ ટ્રાન્સક્રિપ્શનના નિયમનમાં મદદ કરે છે. એચ-એન. એસ. આંતરિક વળાંક સાથે ડીએનએ સાથે જોડાય છે. ઇ. કોલીમાં, એચ-એન. એસ. સ્થિર અને ધીમી વૃદ્ધિના સમયગાળા દરમિયાન આર. આર. એન. એ. નું ઉત્પાદન ઘટાડતા પી1 પ્રમોટર સાથે જોડાય છે. આર. એન. એ. પોલિમરેઝ અને એચ-એન. એસ. ડી. એન. એ. બંધનકર્તા પ્રોટીનમાં ઓવરલેપિંગ બંધનકર્તા સ્થળો હોય છે; એવું માનવામાં આવે છે કે એચ-એન. એસ. અનુલેખન આરંભ સ્થળ પર કામ કરીને આર. આર. એન. એ. ઉત્પાદનનું નિયમન કરે છે. એવું જાણવા મળ્યું છે કે એચ-એન. એસ. અને આર. એન. એ. પોલિમરેઝ બંને પી1 પ્રમોટર સાથે જોડાય છે અને એક સંકુલ બનાવે છે. જ્યારે એચ-એન. એસ. આર. એન. એ. પોલિમરેઝ સાથે પ્રવર્તક પ્રદેશમાં બંધાયેલ હોય છે, ત્યારે ડીએનએમાં માળખાકીય તફાવતો હોય છે જે સુલભ હોય છે. એવું પણ જાણવા મળ્યું છે કે એચ-એન. એસ. એમ. આર. એન. એ. સાથે જોડાણ કરીને અને તેના અધઃપતનનું કારણ બનીને અનુવાદને પણ અસર કરી શકે છે. એચયુ એચયુ એ એક નાનું (10 કેડીએ) બેક્ટેરિયલ ડીએનએ-બંધનકર્તા પ્રોટીન છે, જે માળખાકીય રીતે યુકેરીયોટિક હિસ્ટોનથી અલગ છે પરંતુ ટોપોઆઇસોમરેઝની સહાયથી નકારાત્મક સુપરકોઈલિંગને ગોળાકાર ડીએનએમાં પ્રેરિત કરીને હિસ્ટોનની જેમ કાર્ય કરે છે. પ્રોટીનને ડીએનએ પ્રતિકૃતિ, પુનઃસંયોજન અને સમારકામમાં સામેલ કરવામાં આવ્યું છે. α-હેલિકલ હાઇડ્રોફોબિક કોર અને બે હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ β-રિબન હથિયારો સાથે, HU ઓછી આત્મીયતા સાથે બિન-વિશિષ્ટ રીતે dsDNA સાથે જોડાય છે પરંતુ બદલાયેલા DNA સાથે જોડાય છે-જેમ કે જંકશન, નિક્સ, ગેપ્સ, ફોર્ક અને ઓવરહેંગ્સ-ઉચ્ચ આત્મીયતા સાથે. હથિયારો નીચા આકર્ષણની સ્થિતિમાં ડીએનએના નાના ખાંચ સાથે જોડાય છે; ઉચ્ચ આકર્ષણની સ્થિતિમાં, α-હેલિકલ કોરનો એક ઘટક પણ ડીએનએ સાથે સંપર્ક કરે છે. જો કે, આ પ્રોટીનનું કાર્ય માત્ર ડીએનએ સુધી મર્યાદિત નથી; એચયુ સુપરકોઇલ્ડ ડીએનએ જેવી જ આત્મીયતા સાથે આરએનએ અને ડીએનએ-આરએનએ સંકર સાથે પણ જોડાય છે. તાજેતરના સંશોધનોએ જાહેર કર્યું છે કે એચયુ આર. પી. ઓ. એસ. ના એમ. આર. એન. એ. સાથે ઉચ્ચ વિશિષ્ટતા સાથે જોડાય છે, જે આર. એન. એ. પોલિમરેઝના સ્ટ્રેસ સિગ્મા પરિબળ માટેનું ટ્રાન્સક્રિપ્ટ છે અને પ્રોટીનના અનુવાદને ઉત્તેજિત કરે છે. આ આર. એન. એ. કાર્ય ઉપરાંત, એવું પણ દર્શાવવામાં આવ્યું હતું કે એચ. યુ. ડી. એસ. આર. એ. ને જોડે છે, જે એક નાનો બિન-કોડિંગ આર. એન. એ. છે જે એચ. એન. એસ. ને દબાવીને અનુલેખનનું નિયમન કરે છે અને આર. પી. ઓ. એસ. ની અભિવ્યક્તિ વધારીને અનુવાદને ઉત્તેજિત કરે છે. આ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ સૂચવે છે કે એચયુ બેક્ટેરિયાના કોષોમાં અનુલેખન અને અનુવાદ પર બહુવિધ પ્રભાવ ધરાવે છે. આઈ. એચ. એફ. સંકલન યજમાન પરિબળ, આઈ. એચ. એફ., માત્ર ગ્રામ નકારાત્મક બેક્ટેરિયામાં જોવા મળતું ન્યુક્લિયોઇડ-સંકળાયેલ પ્રોટીન નથી. તે 20 કેડીએ હેટેરોડાઇમર છે, જે α અને β પેટા એકમોથી બનેલું છે જે ક્રમ 5 '-વોટકેનએનએનટીટીઆર-3' સાથે જોડાય છે અને ડીએનએને આશરે 160 ડિગ્રી વળે છે. આઇ. એચ. એફ. ના β હથિયારોમાં પ્રોલાઇન અવશેષો હોય છે જે ડીએનએ કિન્ક્સને સ્થિર કરવામાં મદદ કરે છે. આ કિન્ક્સ કોમ્પેક્ટ ડીએનએને મદદ કરી શકે છે અને સુપરકોઈલિંગ માટે પરવાનગી આપે છે. ડીએનએ સાથે બંધનની રીત પર્યાવરણીય પરિબળો પર આધાર રાખે છે, જેમ કે હાજર આયનોની સાંદ્રતા. કે. સી. એલ. ની ઊંચી સાંદ્રતા સાથે, ડીએનએના નબળા વળાંક હોય છે. એવું જાણવા મળ્યું છે કે જ્યારે કે. સી. એલ. ની સાંદ્રતા 100 એમ. એમ. થી ઓછી હોય અને આઇ. એચ. એફ. સાંદ્ર ન હોય ત્યારે વધુ તીક્ષ્ણ ડીએનએ વળાંક આવે છે. આઈ. એચ. એફ. ની શોધ λ ફેજને E.coli માં પુનઃસંયોજન માટે જરૂરી સહ-પરિબળ તરીકે કરવામાં આવી હતી. 2016માં એવું જાણવા મળ્યું હતું કે આઈ. એચ. એફ. પણ સી. આર. આઈ. એસ. પી. આર. પ્રકાર I અને પ્રકાર II પ્રણાલીઓમાં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે. Cas1-Cas2 સંકુલને CRISPR અનુક્રમમાં નવા સ્પેસરને એકીકૃત કરવાની મંજૂરી આપવામાં તેની મુખ્ય ભૂમિકા છે. આઈ. એચ. એફ. દ્વારા ડી. એન. એ. નું વળવું એ ડી. એન. એ. ના મુખ્ય અને નાના પોલાણમાં અંતરને બદલવાનું માનવામાં આવે છે, જેનાથી કેસ 1-કેસ 2 સંકુલને ડી. એન. એ. પાયા સાથે સંપર્ક કરવાની મંજૂરી મળે છે. સી. આર. આઈ. એસ. પી. આર. પ્રણાલીમાં આ એક મુખ્ય કાર્ય છે કારણ કે તે સુનિશ્ચિત કરે છે કે નવા સ્પેસર વિસ્તાર હંમેશા સી. આર. આઈ. એસ. પી. આર. ક્રમની શરૂઆતમાં લીડર ક્રમની બાજુમાં ઉમેરાય છે. આઇ. એચ. એફ. દ્વારા એકીકરણનું આ નિર્દેશન એ સુનિશ્ચિત કરે છે કે સ્પેસર્સ કાલક્રમિક રીતે ઉમેરવામાં આવે છે, જે સૌથી તાજેતરના વાયરલ ચેપ સામે વધુ સારી સુરક્ષા આપે છે. સરખામણી {| વર્ગ = "વિકિટેબલ" | + કોષ્ટક 1. કેટલાક ડીએનએ બાઈન્ડીંગ પ્રોટીનની સરખામણી |-! ડીએનએ બાઈન્ડીંગ પ્રોટીન! કદ! માળખું! બાઈન્ડીંગ સાઇટ! અસર |-|H-NS |15.6 kDa |exists ડાયમર્સમાં આરએનએ પોલિમરેઝને પ્રમોટર |binds સાથે બેન્ડિંગથી અટકાવવા માટે, જનીન અભિવ્યક્તિના ઇ. કોલી |regulation માં P1 પ્રમોટર સાથે જોડાય છે.-|H U |10 kDa |α-હેલિકલ કોર અને બે પોઝિટિવ ચાર્જ્ડ β-રિબન આર્મ્સ |binds બિન-વિશિષ્ટ રીતે dsDNA સાથે, DsrA સાથે જોડાય છે, જે એક નાનો બિન-કોડિંગ આરએનએ છે જે ટ્રાન્સક્રિપ્શન <ID ને નિયંત્રિત કરે છે. સંશોધકો આ પ્રોટીનને અસર કરતા અન્ય માર્ગોની તપાસ કરી રહ્યા છે. ડીએનએ-બંધનકર્તા પ્રોટીન એચ-એન. એસ. રંગસૂત્ર સંગઠન અને જનીન નિયમનમાં ભૂમિકા ભજવવા માટે જાણીતું છે; જો કે, તાજેતરના અભ્યાસોએ પણ ફ્લેજેલા કાર્યોને પરોક્ષ રીતે નિયંત્રિત કરવામાં તેમની ભૂમિકાની પુષ્ટિ કરી છે. એચ-એન. એસ. દ્વારા પ્રભાવિત કેટલાક ગતિશીલતા નિયમનકારી જોડાણોમાં સંદેશવાહક પરમાણુ ચક્રીય ડી-જી. એમ. પી., બાયો-ફિલ્મ નિયમનકારી પ્રોટીન સી. એસ. જી. ડી. અને સિગ્મા પરિબળો, σ (S) અને σ (F) નો સમાવેશ થાય છે. વધુ અભ્યાસો આ ન્યુક્લિયોઇડ-સંગઠિત પ્રોટીન અન્ય નિયમનકારી માર્ગો દ્વારા કોષની ગતિશીલતાને કેવી રીતે અસર કરે છે તે દર્શાવવાનું લક્ષ્ય ધરાવે છે. અન્ય સંશોધકોએ સાલ્મોનેલા એન્ટેરિકા સેરોવર ટાઇફિમુરિયમ પર સંશોધન કરવા માટે બેક્ટેરિયલ ડીએનએ-બંધનકર્તા પ્રોટીનનો ઉપયોગ કર્યો છે, જેમાં T6SS જનીનો મેક્રોફેજ ચેપમાંથી સક્રિય થાય છે. જ્યારે એસ. ટાઈફિમુરિયમ ચેપ લગાડે છે, ત્યારે T6SS H-NS સાયલેન્સિંગ સાથે સેન્સ-એન્ડ-કિલ મિકેનિઝમ દ્વારા તેમની કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરી શકાય છે. પરીક્ષણો બનાવવામાં આવે છે જે રિપોર્ટર ફ્યુઝન, ઇલેક્ટ્રોફોરેટિક મોબિલિટી શિફ્ટ એસેઝ, ડી. એન. એઝ ફૂટપ્રિન્ટિંગ અને ફ્લોરોસન્સ માઇક્રોસ્કોપીને જોડીને હિસ્ટોન જેવા ન્યુક્લિયોઇડ સ્ટ્રક્ચરિંગ એચ-એન. એસ. પ્રોટીન દ્વારા ટી6એસએસ જનીન સમૂહને શાંત કરે છે. ડીએનએ-બંધનકર્તા ડોમેન ડીએનએ-બંધનકર્તા પ્રોટીન ડીએનએ-બંધનકર્તા પ્રોટીન ભૂખ્યા કોષોમાંથી ટ્રાન્સક્રિપ્શન પરિબળ સંદર્ભો પ્રોટીન ડોમેન્સ ડીએનએ-બંધનકર્તા પ્રોટીન