LIG3
डी. एन. ए. लाइगेज 3 एक एंजाइम है जिसे मनुष्यों में एल. आई. जी. 3 जीन द्वारा कूटबद्ध किया जाता है। मानव एल. आई. जी. 3 जीन ए. टी. पी.-निर्भर डी. एन. ए. लिगाज़ को कूटबद्ध करता है जो डुप्लेक्स डी. एन. ए. के फॉस्फोडीस्टर रीढ़ में रुकावटों को बंद कर देता है। यूकेरियोट्स में ए. टी. पी.-निर्भर डी. एन. ए. लिगाज़ के तीन परिवार हैं। ये एंजाइम वही तीन चरणीय प्रतिक्रिया तंत्र का उपयोग करते हैं; (i) सहसंयोजक एंजाइम-एडेनाइलेट मध्यवर्ती का निर्माण; (ii) एडेनाइलेट समूह का डी. एन. ए. निक के 5 'फॉस्फेट टर्मिनस में स्थानांतरण; (iii) फॉस्फोडीस्टर बंधन का निर्माण। एल. आई. जी. 1 और एल. आई. जी. 4 परिवार के सदस्यों के विपरीत जो लगभग सभी यूकेरियोट्स में पाए जाते हैं, एल. आई. जी. 3 परिवार के सदस्य कम व्यापक रूप से वितरित होते हैं। एल. आई. जी. 3 जीन वैकल्पिक अनुवाद दीक्षा और वैकल्पिक विभाजन तंत्र द्वारा कई अलग-अलग डी. एन. ए. लाइगेज प्रजातियों को कूटबद्ध करता है जो नीचे वर्णित हैं। संरचना, डीएनए बाइंडिंग और उत्प्रेरक गतिविधियाँ यूकेरियोटिक एटीपी-निर्भर डीएनए लिगाज़ में संबंधित उत्प्रेरक क्षेत्र होता है जिसमें तीन डोमेन होते हैं, एक डीएनए बाइंडिंग डोमेन, एक एडेनाइलेशन डोमेन और एक ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड/ऑलिगोसेकेराइड बाइंडिंग-फोल्ड डोमेन। जब ये एंजाइम डुप्लेक्स डी. एन. ए. में एक निक संलग्न करते हैं, तो ये डोमेन डी. एन. ए. डुप्लेक्स को घेर लेते हैं और प्रत्येक डी. एन. ए. के संपर्क में आता है। निकेड डी. एन. ए. के साथ जटिल डी. एन. ए. लिगाज़ III के उत्प्रेरक क्षेत्र की संरचना एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी द्वारा निर्धारित की गई है और यह उल्लेखनीय रूप से मानव डी. एन. ए. लिगाज़ I के उत्प्रेरक क्षेत्र द्वारा निर्मित निकेड डी. एन. ए. के समान है। एल. आई. जी. 3 जीन द्वारा कूटबद्ध डी. एन. ए. लिगाज़ की एक अनूठी विशेषता एक एन-टर्मिनल जस्ता उंगली है जो पॉली (ए. डी. पी.-राइबोज़) पोलीमरेज़ 1 (पी. ए. आर. पी. 1) के एन-टर्मिनस पर दो जस्ता उंगलियों से मिलती-जुलती है। पी. ए. आर. पी. 1 जस्ता उंगलियों की तरह, डी. एन. ए. लिगाज़ III जस्ता उंगली डी. एन. ए. स्ट्रैंड टूटने के बंधन में शामिल है। डी. एन. ए. लाइगेज III पॉलीपेप्टाइड के भीतर, जिंक फिंगर डी. एन. ए. बाइंडिंग डोमेन के साथ एक डी. एन. ए. बाइंडिंग मॉड्यूल बनाने के लिए सहयोग करती है। इसके अलावा, एडेनाइलेशन डोमेन और एक ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड/ऑलिगोसेकेराइड बाइंडिंग-फोल्ड डोमेन एक दूसरा डीएनए बाइंडिंग मॉड्यूल बनाते हैं। एलेनबर्गर प्रयोगशाला द्वारा प्रस्तावित जैकनाइफ मॉडल में, जिंक फिंगर-डी. एन. ए. बाइंडिंग डोमेन मॉड्यूल एक स्ट्रैंड ब्रेक संवेदक के रूप में कार्य करता है जो स्ट्रैंड ब्रेक टर्मिनल की प्रकृति के बावजूद डी. एन. ए. एकल स्ट्रैंड रुकावटों से जुड़ता है। यदि ये ब्रेक लिगटेबल हैं, तो उन्हें एडेनाइलेशन डोमेन-ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड/ऑलिगोसेकेराइड बाइंडिंग-फोल्ड डोमेन मॉड्यूल में स्थानांतरित कर दिया जाता है जो विशेष रूप से लिगटेबल निक्स से जुड़ता है। डी. एन. ए. लिगाज़ I और IV की तुलना में, डी. एन. ए. लिगाज़ III डी. एन. ए. डुप्लेक्स के अंतर-आणविक जुड़ाव में सबसे सक्रिय एंजाइम है। यह गतिविधि मुख्य रूप से डी. एन. ए. लिगाज़ III जिंक फिंगर पर निर्भर है जो यह सुझाव देती है कि डी. एन. ए. लिगाज़ III के दो डी. एन. ए. बाइंडिंग मॉड्यूल एक साथ डुप्लेक्स डी. एन. ए. छोरों को संलग्न करने में सक्षम हो सकते हैं। वैकल्पिक विभाजन वैकल्पिक अनुवाद दीक्षा और विभाजन तंत्र अमीनो-और कार्बोक्सी-टर्मिनल अनुक्रमों को बदल देते हैं जो डीएनए लाइगेज III उत्प्रेरक क्षेत्र को घेरते हैं। वैकल्पिक स्प्लिसिंग तंत्र में, डी. एन. ए. लाइगेज III-अल्फा के सी-टर्मिनस पर सी-टर्मिनल स्तन कैंसर संवेदनशीलता प्रोटीन 1 सी-टर्मिनल (बी. आर. सी. टी.) डोमेन को एन्कोडिंग करने वाले एक्सॉन को एक छोटे सकारात्मक आवेशित अनुक्रम द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है जो एक परमाणु स्थानीयकरण संकेत के रूप में कार्य करता है, जिससे डी. एन. ए. लाइगेज III-बीटा उत्पन्न होता है। यह वैकल्पिक रूप से विभाजित संस्करण, आज तक, केवल पुरुष कीटाणु कोशिकाओं में पाया गया है। शुक्राणुजनन के दौरान इसके अभिव्यक्ति पैटर्न के आधार पर, यह संभावना प्रतीत होती है कि डी. एन. ए. लाइगेज IIIbeta हैप्लोइड शुक्राणु में मेयोटिक पुनर्संयोजन और/या डी. एन. ए. की मरम्मत में शामिल है लेकिन यह निश्चित रूप से प्रदर्शित नहीं किया गया है। यद्यपि डी. एन. ए. लाइगेज III ओपन रीडिंग फ्रेम के भीतर अनुवाद की शुरुआत के लिए एक आंतरिक ए. टी. जी. पसंदीदा स्थल है, अनुवाद की शुरुआत भी ओपन रीडिंग फ्रेम के भीतर पहले ए. टी. जी. पर होती है, जिसके परिणामस्वरूप एन-टर्मिनल माइटोकॉन्ड्रियल लक्ष्यीकरण अनुक्रम के साथ एक पॉलीपेप्टाइड का संश्लेषण होता है। सेलुलर फ़ंक्शन जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, डी. एन. ए. लाइगेज III-अल्फा एम. आर. एन. ए. डी. एन. ए. लाइगेज III-अल्फा के परमाणु और माइटोकॉन्ड्रियल संस्करणों को कूटबद्ध करता है। नाभिकीय डी. एन. ए. लाइगेज III-अल्फा मौजूद है और डी. एन. ए. मरम्मत प्रोटीन एक्स. आर. सी. सी. 1 के साथ एक स्थिर परिसर में कार्य करता है। ये प्रोटीन अपने सी-टर्मिनल बी. आर. सी. टी. डोमेन के माध्यम से परस्पर क्रिया करते हैं। एक्स. आर. सी. सी. 1 में कोई एंजाइमेटिक गतिविधि नहीं होती है, लेकिन इसके बजाय यह बेस एक्ससिशन और सिंगल-स्ट्रैंड ब्रेक रिपेयर में शामिल बड़ी संख्या में प्रोटीन के साथ बातचीत करके एक मचान प्रोटीन के रूप में कार्य करता है। इन मार्गों में एक्स. आर. सी. सी. 1 की भागीदारी एक्स. आर. सी. सी. 1 कोशिकाओं के फेनोटाइप के अनुरूप है। परमाणु डीएनए लाइगेज III-अल्फा के विपरीत, माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए लाइगेज III-अल्फा एक्सआरसीसी1 से स्वतंत्र रूप से कार्य करता है, जो माइटोकॉन्ड्रिया में नहीं पाया जाता है। ऐसा प्रतीत होता है कि परमाणु डीएनए लाइगेज III-अल्फा कोशिका द्रव्य में एक्स. आर. सी. सी. 1 के साथ एक परिसर बनाता है और परिणामी परिसर का बाद का परमाणु लक्ष्य एक्स. आर. सी. सी. 1 परमाणु स्थानीयकरण संकेत द्वारा निर्देशित होता है। जबकि माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए लाइगेज III-अल्फा भी एक्सआरसीसी1 के साथ अंतःक्रिया करता है, यह संभावना है कि डीएनए लाइगेज III-अल्फा के माइटोकॉन्ड्रियल लक्ष्यीकरण अनुक्रम की गतिविधि एक्सआरसीसी1 परमाणु स्थानीयकरण संकेत की गतिविधि से अधिक है और जब माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए लाइगेज III-अल्फा माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली से गुजरता है तो डीएनए लाइगेज III-अल्फा/एक्सआरसीसी1 परिसर बाधित हो जाता है। चूँकि एल. आई. जी. 3 जीन माइटोकॉन्ड्रिया में एकमात्र डी. एन. ए. लाइगेज को कूटबद्ध करता है, एल. आई. जी. 3 जीन के निष्क्रिय होने के परिणामस्वरूप माइटोकॉन्ड्रियल डी. एन. ए. का नुकसान होता है जो बदले में माइटोकॉन्ड्रियल कार्य के नुकसान की ओर ले जाता है। निष्क्रिय लिग3 जीन वाले फाइब्रोब्लास्ट को यूरिडिन और पायरूवेट के साथ पूरक मीडिया में प्रचारित किया जा सकता है। हालाँकि, इन कोशिकाओं में एम. टी. डी. एन. ए. की कमी होती है। माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए लाइगेज III का शारीरिक स्तर अत्यधिक दिखाई देता है, और माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए लाइगेज III-अल्फा की 100 गुना कम माइटोकॉन्ड्रियल सामग्री वाली कोशिकाएं सामान्य एमटीडीएनए प्रतिलिपि संख्या बनाए रखती हैं। माइटोकॉन्ड्रियल डी. एन. ए. चयापचय में डी. एन. ए. लाइगेज III-अल्फा की आवश्यक भूमिका को ई. कोलाई के एन. ए. डी.-निर्भर डी. एन. ए. लाइगेज सहित अन्य डी. एन. ए. लाइगेज द्वारा पूरा किया जा सकता है, यदि वे माइटोकॉन्ड्रिया के लिए लक्षित हैं। इस प्रकार, परमाणु डीएनए लाइगेज III-अल्फा की कमी वाली व्यवहार्य कोशिकाएं उत्पन्न की जा सकती हैं। जबकि डी. एन. ए. लिगाज़ I प्रमुख एंजाइम है जो डी. एन. ए. प्रतिकृति के दौरान ओकाज़ाकी टुकड़ों में शामिल हो जाता है, अब यह स्पष्ट है कि डी. एन. ए. लिगाज़ III-अल्फ़ा/एक्स. आर. सी. सी. 1 कॉम्प्लेक्स उन कोशिकाओं को सक्षम बनाता है जिनमें डी. एन. ए. प्रतिकृति को पूरा करने के लिए डी. एन. ए. लिगाज़ I गतिविधि की कमी या कमी होती है। डी. एन. ए. लिगाज़ III-अल्फ़ा/एक्स. आर. सी. सी. 1 परिसर को छेदन मरम्मत और डी. एन. ए. एकल स्ट्रैंड टूटने की मरम्मत से जोड़ने वाले जैव रासायनिक और कोशिका जीव विज्ञान अध्ययनों को देखते हुए, यह आश्चर्य की बात थी कि परमाणु डी. एन. ए. लिगाज़ III-अल्फ़ा की कमी वाली कोशिकाओं ने डी. एन. ए. को नुकसान पहुंचाने वाले एजेंट के प्रति काफी अधिक संवेदनशीलता प्रदर्शित नहीं की। इन अध्ययनों से पता चलता है कि इन परमाणु डीएनए मरम्मत मार्गों में डीएनए लाइगेज I और डीएनए लाइगेज III-अल्फा के बीच महत्वपूर्ण कार्यात्मक अतिरेक है। स्तनधारी कोशिकाओं में, अधिकांश डी. एन. ए. डबल स्ट्रैंड ब्रेक की मरम्मत डी. एन. ए. लाइगेज IV-डिपेंडेंट नॉन-होमोलॉगस एंड जॉइनिंग (एन. एच. ई. जे.) द्वारा की जाती है। डी. एन. ए. लाइगेज III-अल्फा एक मामूली वैकल्पिक एन. एच. ई. जे. मार्ग में भाग लेता है जो गुणसूत्र स्थानान्तरण उत्पन्न करता है। अन्य परमाणु डीएनए मरम्मत कार्यों के विपरीत, ऐसा प्रतीत होता है कि वैकल्पिक एनएचईजे में डीएनए लाइगेज III-अल्फा की भूमिका एक्सआरसीसी1 से स्वतंत्र है। नैदानिक महत्व एल. आई. जी. 1 और एल. आई. जी. 4 जीन के विपरीत, एल. आई. जी. 3 जीन में वंशानुगत उत्परिवर्तन की पहचान मानव आबादी में नहीं की गई है। हालांकि, डीएनए लाइगेज III-अल्फा को अप्रत्यक्ष रूप से कैंसर और न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों में फंसाया गया है। कैंसर में, डी. एन. ए. लाइगेज III-अल्फा अक्सर अत्यधिक अभिव्यक्त होता है और यह उन कोशिकाओं की पहचान करने के लिए एक बायोमार्कर के रूप में कार्य करता है जो डी. एन. ए. डबल स्ट्रैंड ब्रेक की मरम्मत के लिए वैकल्पिक एन. एच. ई. जे. मार्ग पर अधिक निर्भर हैं। यद्यपि वैकल्पिक एन. एच. ई. जे. मार्ग की बढ़ी हुई गतिविधि जीनोमिक अस्थिरता का कारण बनती है जो रोग की प्रगति को बढ़ाती है, यह कैंसर कोशिका-विशिष्ट चिकित्सीय रणनीतियों के विकास के लिए एक नया लक्ष्य भी है। कई जीन एन्कोडिंग प्रोटीन जो डी. एन. ए. लाइगेज III-अल्फा के साथ सीधे या अप्रत्यक्ष रूप से एक्स. आर. सी. सी. 1 के साथ बातचीत के माध्यम से बातचीत करते हैं, उन्हें वंशानुगत न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों में उत्परिवर्तित होने के रूप में पहचाना गया है। इस प्रकार, ऐसा प्रतीत होता है कि डी. एन. ए. लाइगेज III-अल्फा से जुड़े डी. एन. ए. लेनदेन न्यूरोनल कोशिकाओं की व्यवहार्यता को बनाए रखने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। एल. आई. जी. 3 की माइक्रोहोमोलॉजी-मेडिएटेड एंड जॉइनिंग (एम. एम. ई. जे.) डबल स्ट्रैंड ब्रेक की मरम्मत में भूमिका है। यह इस त्रुटि प्रवण डीएनए मरम्मत मार्ग के लिए आवश्यक 6 एंजाइमों में से एक है। एल. आई. जी. 3 क्रोनिक मायलोइड ल्यूकेमिया, मल्टीपल मायलोमा और स्तन कैंसर में विनियमित है। कैंसर में अक्सर एक या अधिक डी. एन. ए. मरम्मत जीन की अभिव्यक्ति में कमी होती है, लेकिन डी. एन. ए. मरम्मत जीन की अत्यधिक अभिव्यक्ति कैंसर में कम सामान्य है। उदाहरण के लिए, कम से कम 36 डी. एन. ए. मरम्मत एंजाइम, जब रोगाणु रेखा कोशिकाओं में उत्परिवर्तनीय रूप से दोषपूर्ण होते हैं, तो कैंसर (वंशानुगत कैंसर सिंड्रोम) का खतरा बढ़ जाता है। (डीएनए मरम्मत-कमी विकार भी देखें।) इसी तरह, कम से कम 12 डी. एन. ए. मरम्मत जीन अक्सर एक या अधिक कैंसर में एपिजेनेटिक रूप से दमित पाए गए हैं। (एपिजेनेटिकली रिड्यूस्ड डीएनए रिपेयर और कैंसर भी देखें।) आम तौर पर, डी. एन. ए. मरम्मत एंजाइम की कमी अभिव्यक्ति के परिणामस्वरूप बिना मरम्मत वाले डी. एन. ए. क्षति में वृद्धि होती है, जो प्रतिकृति त्रुटियों (ट्रांसलेशन संश्लेषण) के माध्यम से उत्परिवर्तन और कैंसर का कारण बनती है। हालांकि, एल. आई. जी. 3 मध्यस्थता वाली एम. एम. ई. जे. मरम्मत अत्यधिक गलत है, इसलिए इस मामले में, कम अभिव्यक्ति के बजाय अधिक अभिव्यक्ति, स्पष्ट रूप से कैंसर की ओर ले जाती है। टिप्पणियाँ संदर्भ बाहरी लिंक ईसी 6.5.1