Bacterial translation
बैक्टीरियल ट्रांसलेशन वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा मैसेंजर आर. एन. ए. को बैक्टीरिया में प्रोटीन में परिवर्तित किया जाता है। बैक्टीरिया में ट्रांसलेशन की शुरुआत में ट्रांसलेशन सिस्टम के घटकों की असेंबली शामिल होती है, जो हैंः दो राइबोसोमल सबयूनिट (50एस और 30एस सबयूनिट); परिपक्व एमआरएनए का अनुवाद किया जाना है; एन-फॉर्मिलमेथियोनिन (नवजात पेप्टाइड में पहला एमिनो एसिड) के साथ चार्ज किया गया टीआरएनए; ऊर्जा के स्रोत के रूप में ग्वानोसिन ट्राइफॉस्फेट (जीटीपी), और तीन प्रोकैरियोटिक दीक्षा कारक आईएफ1, आईएफ2 और आईएफ3, जो दीक्षा परिसर की असेंबली में मदद करते हैं। तंत्र में भिन्नताओं का अनुमान लगाया जा सकता है। राइबोसोम में तीन सक्रिय स्थल हैंः ए साइट, पी साइट और ई साइट। ए साइट अमीनोसेल टी. आर. एन. ए. के लिए प्रवेश का बिंदु है (पहले अमीनोसेल टी. आर. एन. ए. को छोड़कर, जो पी साइट पर प्रवेश करता है)। पी साइट वह जगह है जहाँ राइबोसोम में पेप्टिडाइल टी. आर. एन. ए. बनता है। और ई साइट जो अब चार्ज न किए गए टी. आर. एन. ए. का निकास स्थल है, इसके बाद यह बढ़ते पेप्टाइड श्रृंखला को अपना एमिनो एसिड देता है। एक दीक्षा स्थल (आमतौर पर एक ए. यू. जी. कोडन) का चयन 30एस उप-इकाई और एम. आर. एन. ए. टेम्पलेट के बीच बातचीत पर निर्भर करता है। 30S सबयूनिट ए. यू. जी. दीक्षा कोडॉन के ऊपर की ओर एक प्यूरिन-समृद्ध क्षेत्र (शाइन-डाल्गार्नो अनुक्रम) में एम. आर. एन. ए. टेम्पलेट से जुड़ता है। शाइन-डाल्गार्नो अनुक्रम 30S उप-इकाई के 16S rRNA घटक पर एक पाइरिमिडीन समृद्ध क्षेत्र का पूरक है। इस अनुक्रम को विकासवादी रूप से संरक्षित किया गया है और यह उस सूक्ष्मजीव दुनिया में एक प्रमुख भूमिका निभाता है जिसे हम आज जानते हैं। दीक्षा परिसर के निर्माण के दौरान, ये पूरक न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम एक दोहरे फंसे हुए आर. एन. ए. संरचना बनाने के लिए जोड़े जाते हैं जो एम. आर. एन. ए. को राइबोसोम से इस तरह से बांधता है कि दीक्षा कोडन को पी साइट पर रखा जाता है। जिन प्रसिद्ध कोडिंग क्षेत्रों में ए. यू. जी. दीक्षा कोडन नहीं हैं, वे ई. कोलाई लैक ऑपरॉन में लैसी (जी. यू. जी.) और लैका (यू. यू. जी.) के हैं। दो अध्ययनों ने स्वतंत्र रूप से दिखाया है कि 17 या अधिक गैर-ए. यू. जी. स्टार्ट कोडन ई. कोलाई में अनुवाद शुरू कर सकते हैं। दीक्षा के तीन तरीके हैंः कैनॉनिकल 30S बाइंडिंग मॉडल, 70S स्कैनिंग मोड और नेतृत्वहीन दीक्षा। कैनोनिकल मोड में, 30S राइबोसोमल सबयूनिट, दीक्षा कारक, और आरंभकर्ता fMet-tRNA पूर्व-शुरुआत परिसर बनाने के लिए mRNA से जुड़ते हैं, जो फिर अनुवाद विस्तार शुरू करने के लिए 50S राइबोसोमल सबयूनिट की भर्ती करता है। स्कैनिंग मोड में, पूर्ण 70S राइबोजोम पहले से ही mRNA पर रहते हुए, प्रारंभिक कारकों fMet-tRNA से जुड़ सकता है और एक स्टार्ट साइट के लिए mRNA को स्कैन करके अनुवाद शुरू कर सकता है। इस मोड को पॉली-सिस्ट्रोनिक ऑपरन में क्लस्टर किए गए जीन के अनुवाद के लिए महत्वपूर्ण माना जाता है, जहां एक ही एमआरएनए अणु पर पड़ोसी जीन के बीच छोटी दूरी के कारण कैनॉनिकल बाइंडिंग मोड विघटनकारी हो सकता है। नेतृत्वहीन दीक्षा तब हो सकती है जब पूर्ण 70S राइबोसोम दीक्षा कारकों और fMet-tRNAs को बांधता है, लेकिन mRNAs पर जिनमें 5 'UTRs की कमी होती है और जिनके 3' छोर पर एक प्रारंभ कोडॉन होता है। पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के विस्तार में बढ़ती श्रृंखला के कार्बोक्सिल छोर में अमीनो एसिड को जोड़ना शामिल है। बढ़ती हुई प्रोटीन बड़ी उप-इकाई में पॉलीपेप्टाइड निकास सुरंग के माध्यम से राइबोसोम से बाहर निकलती है। विस्तार तब शुरू होता है जब एफमेट-टीआरएनए पी साइट में प्रवेश करता है, जिससे एक संरचनात्मक परिवर्तन होता है जो नए एमिनोसिल-टीआरएनए को बांधने के लिए ए साइट को खोलता है। इस बंधन को विस्तार कारक-टू (ई. एफ.-टू), एक छोटे से जी. टी. पी. एस. द्वारा सुगम बनाया जाता है। उपयुक्त टी. आर. एन. ए. की तेजी से और सटीक पहचान के लिए, राइबोसोम बड़े संरचनात्मक परिवर्तनों (संरचनात्मक प्रूफरीडिंग) का उपयोग करता है। अब पी साइट में एन्कोड किए जाने वाले प्रोटीन की पेप्टाइड श्रृंखला की शुरुआत होती है और ए साइट में पेप्टाइड श्रृंखला में जोड़ा जाने वाला अगला एमिनो एसिड होता है। पी साइट में टी. आर. एन. ए. से जुड़े बढ़ते पॉलीपेप्टाइड को पी साइट में टी. आर. एन. ए. से अलग किया जाता है और पॉलीपेप्टाइड के अंतिम एमिनो एसिड और ए साइट में टी. आर. एन. ए. से अभी भी जुड़े एमिनो एसिड के बीच एक पेप्टाइड बंधन बनता है। यह प्रक्रिया, जिसे पेप्टाइड बॉन्ड फॉर्मेशन के रूप में जाना जाता है, एक राइबोजाइम (50S राइबोसोमल सबयूनिट में 23S राइबोसोमल RNA) द्वारा उत्प्रेरित होती है। अब, ए साइट में नवगठित पेप्टाइड है, जबकि पी साइट में एक चार्ज रहित टी. आर. एन. ए. (बिना एमिनो एसिड के टी. आर. एन. ए.) है। ए साइट टी. आर. एन. ए. में नवगठित पेप्टाइड को डाइपेप्टाइड के रूप में जाना जाता है और पूरे संयोजन को डाइपेप्टिडाइल-टी. आर. एन. ए. कहा जाता है। पी साइट माइनस एमिनो एसिड में टी. आर. एन. ए. को डीएसीलेटेड के रूप में जाना जाता है। विस्तार के अंतिम चरण में, जिसे स्थानांतरण कहा जाता है, डीएसीलेटेड टीआरएनए (पी साइट में) और डाइपेप्टिडाइल-टीआरएनए (ए साइट में) अपने संबंधित कोडन के साथ क्रमशः ई और पी साइटों पर जाते हैं, और एक नया कोडन ए साइट में जाता है। इस प्रक्रिया को विस्तार कारक जी (ई. एफ.-जी) द्वारा उत्प्रेरित किया जाता है। ई साइट पर असंबद्ध टी. आर. एन. ए. राइबोजोम से अगले ए-साइट व्यवसाय के दौरान एक एमिनोसिल-टी. आर. एन. ए. द्वारा फिर से ई. एफ.-टी. यू. द्वारा सुगम बनाया जाता है। राइबोसोम एम. आर. एन. ए. पर शेष कोडन का अनुवाद करना जारी रखता है क्योंकि अधिक एमिनोसिल-टी. आर. एन. ए. ए. साइट से जुड़ता है, जब तक कि राइबोसोम एम. आर. एन. ए. (यू. ए. ए., यू. जी. ए., या यू. ए. जी.) पर एक स्टॉप कोडन तक नहीं पहुंच जाता है। डीएनए प्रतिकृति को उत्प्रेरित करने वाले एंजाइम प्रणालियों की तुलना में अनुवाद तंत्र अपेक्षाकृत धीरे-धीरे काम करता है। बैक्टीरिया में प्रोटीन प्रति सेकंड केवल 18 एमिनो एसिड अवशेषों की दर से संश्लेषित होते हैं, जबकि बैक्टीरिया प्रतिकृतियाँ प्रति सेकंड 1000 न्यूक्लियोटाइड्स की दर से डीएनए का संश्लेषण करती हैं। दर में यह अंतर, आंशिक रूप से, न्यूक्लिक एसिड बनाने के लिए चार प्रकार के न्यूक्लियोटाइड्स के पोलीमराइजिंग और प्रोटीन बनाने के लिए 20 प्रकार के अमीनो एसिड के पोलीमराइजिंग के बीच के अंतर को दर्शाता है। गलत एमिनोसिल-टी. आर. एन. ए. अणुओं के परीक्षण और अस्वीकार करने में समय लगता है और प्रोटीन संश्लेषण को धीमा कर देता है। बैक्टीरिया में, एम. आर. एन. ए. के 5 'छोर के संश्लेषित होते ही अनुवाद की शुरुआत होती है, और अनुवाद और प्रतिलेखन को जोड़ा जाता है। यूकेरियोट्स में यह संभव नहीं है क्योंकि प्रतिलेखन और अनुवाद कोशिका के अलग-अलग डिब्बों (नाभिक और कोशिका द्रव्य) में किया जाता है। समाप्ति समाप्ति तब होती है जब तीन समाप्ति कोडन में से एक ए साइट में चला जाता है। ये कोडन किसी भी टी. आर. एन. ए. द्वारा पहचाने नहीं जाते हैं। इसके बजाय, वे प्रोटीन द्वारा पहचाने जाते हैं जिन्हें रिलीज कारक कहा जाता है, अर्थात् आर. एफ. 1 (यू. ए. ए. और यू. ए. जी. स्टॉप कोडन को पहचानना) या आर. एफ. 2 (यू. ए. ए. और यू. जी. ए. स्टॉप कोडन को पहचानना)। ये कारक पेप्टिडाइल-टी. आर. एन. ए. में एस्टर बॉन्ड के हाइड्रोलिसिस और राइबोसोम से नए संश्लेषित प्रोटीन के रिलीज को ट्रिगर करते हैं। एक तीसरा रिलीज कारक आर. एफ.-3 समाप्ति प्रक्रिया के अंत में आर. एफ.-1 और आर. एफ.-2 के रिलीज को उत्प्रेरित करता है। पुनर्चक्रण समाप्ति चरण के अंत तक बने समाप्ति के बाद के परिसर में ए-साइट पर समाप्ति कोडन के साथ एम. आर. एन. ए., पी साइट में एक बिना चार्ज वाला टी. आर. एन. ए. और अक्षुण्ण 70एस राइबोसोम होता है। राइबोसोम पुनर्चक्रण चरण समाप्ति के बाद राइबोसोमल कॉम्प्लेक्स के पृथक्करण के लिए जिम्मेदार है। एक बार जब नवजात प्रोटीन समाप्त हो जाता है, तो राइबोसोम पुनर्चक्रण कारक और विस्तार कारक जी (ईएफ-जी) राइबोसोम से एमआरएनए और टीआरएनए को छोड़ने और 70एस राइबोसोम को 30एस और 50एस उप-इकाइयों में अलग करने के लिए कार्य करता है। आई. एफ. 3 तब एम. आर. एन. ए. को जारी करने वाले डीएसीलेटेड टी. आर. एन. ए. को प्रतिस्थापित करता है। अनुवाद के सभी घटक अब अनुवाद के अतिरिक्त दौर के लिए स्वतंत्र हैं। टी. आर. एन. ए. के आधार पर, आई. एफ. 1-आई. एफ. 3 पुनर्चक्रण भी कर सकता है। पॉलीसोम अनुवाद एक साथ एक से अधिक राइबोसोम द्वारा किया जाता है। राइबोसोम के अपेक्षाकृत बड़े आकार के कारण, वे केवल एम. आर. एन. ए. 35 न्यूक्लियोटाइड्स पर साइटों से जुड़ सकते हैं। एक एम. आर. एन. ए. और कई राइबोसोमों के संकुल को पॉलीसोम या पॉलीरीबोसोम कहा जाता है। अनुवाद का विनियमन जब जीवाणु कोशिकाओं में पोषक तत्व समाप्त हो जाते हैं, तो वे स्थिर चरण में प्रवेश करते हैं और प्रोटीन संश्लेषण को कम करते हैं। कई प्रक्रियाएँ इस परिवर्तन में मध्यस्थता करती हैं। उदाहरण के लिए, ई. कोलाई में, 70एस राइबोसोम एक छोटे 6.5केडीए प्रोटीन, राइबोसोम मॉड्यूलेशन कारक आर. एम. एफ. के साथ जुड़ने पर 90एस डाइमर बनाते हैं। ये मध्यवर्ती राइबोसोम डाइमर बाद में एक हाइबरनेशन संवर्धन कारक (10.8 केडीए प्रोटीन, एच. पी. एफ.) अणु को एक परिपक्व 100एस राइबोसोमल कण बनाने के लिए बांध सकते हैं, जिसमें दो भाग लेने वाले राइबोसोम की दो 30एस उप-इकाइयों द्वारा डाइमराइजेशन इंटरफेस बनाया जाता है। राइबोसोम डायमर एक सुप्त अवस्था का प्रतिनिधित्व करते हैं और अनुवादात्मक रूप से निष्क्रिय होते हैं। एक तीसरा प्रोटीन जो ई. कोलाई कोशिकाओं के स्थिर चरण में प्रवेश करने पर राइबोसोम से जुड़ सकता है, वह है वाई. एफ. आई. ए. (जिसे पहले आर. आई. ए. के रूप में जाना जाता था)। एच. पी. एफ. और वाई. एफ. आई. ए. संरचनात्मक रूप से समान हैं, और दोनों प्रोटीन राइबोसोम के उत्प्रेरक ए-और पी-साइटों से जुड़ सकते हैं। आर. एम. एफ. 16एस. आर. आर. एन. ए. के साथ संदेशवाहक की अंतःक्रिया को रोककर एम. आर. एन. ए. के लिए राइबोजोम बंधन को अवरुद्ध करता है। राइबोसोम से बंधे होने पर ई. कोलाई वाई. एफ. आई. ए. की सी-टर्मिनल पूंछ आर. एम. एफ. के बंधन में हस्तक्षेप करती है, इस प्रकार डिमेराइजेशन को रोकती है और इसके परिणामस्वरूप ट्रांसलेशनल रूप से निष्क्रिय मोनोमेरिक 70एस राइबोसोम का निर्माण होता है। राइबोसोम डाइमराइजेशन के अलावा, दो राइबोसोमल उप-इकाइयों के जुड़ने को आर. एस. एफ. एस. (जिसे पहले आर. एस. एफ. ए. या वाई. बी. ई. बी. कहा जाता था) द्वारा अवरुद्ध किया जा सकता है। आर. एस. एफ. एस. एल. 14 से जुड़ता है, जो बड़ी राइबोसोमल उप-इकाई का एक प्रोटीन है, और इस तरह एक कार्यात्मक 70एस राइबोसोम बनाने के लिए छोटी उप-इकाई के जुड़ने को अवरुद्ध करता है, अनुवाद को धीमा या पूरी तरह से अवरुद्ध करता है। आर. एस. एफ. एस. प्रोटीन लगभग सभी यूबैक्टीरिया में पाए जाते हैं (लेकिन आर्किया में नहीं) और होमोलॉग माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट में मौजूद होते हैं (जहां उन्हें क्रमशः सी7ओआरएफ30 और आइओजेप कहा जाता है)। हालाँकि, यह अभी तक ज्ञात नहीं है कि आर. एस. एफ. एस. की अभिव्यक्ति या गतिविधि को कैसे नियंत्रित किया जाता है। एस्चेरिचिया कोलाई में एक अन्य राइबोसोम-पृथक्करण कारक एच. एफ. एल. एक्स है, जो पहले अज्ञात कार्य का जी. टी. पीज़ था। झांग एट अल। (2015) ने दिखाया कि एच. एफ. एल. एक्स. एक गर्मी के झटके से प्रेरित राइबोसोम-विभाजन कारक है जो खाली के साथ-साथ एम. आर. एन. ए. से जुड़े राइबोसोम को अलग करने में सक्षम है। एच. एफ. एल. एक्स. का एन-टर्मिनल प्रभावक क्षेत्र पेप्टिडाइल हस्तांतरण केंद्र से आश्चर्यजनक रूप से उसी तरह से जुड़ता है जैसे कि वर्ग I के कारक छोड़ते हैं और केंद्रीय अंतर-उपघटक पुलों में नाटकीय संरचनात्मक परिवर्तनों को प्रेरित करता है, इस प्रकार उप-इकाई पृथक्करण को बढ़ावा देता है। तदनुसार, एच. एफ. एल. एक्स. के नुकसान के परिणामस्वरूप गर्मी के झटके और संभवतः अन्य तनाव स्थितियों पर रुके हुए राइबोसोम में वृद्धि होती है। एंटीबायोटिक दवाओं का प्रभाव कई एंटीबायोटिक्स बैक्टीरिया में अनुवाद प्रक्रिया को लक्षित करके अपनी कार्रवाई करते हैं। वे मेजबान को प्रभावित किए बिना बैक्टीरिया में प्रोटीन संश्लेषण को चुनिंदा रूप से रोकने के लिए प्रोकैरियोटिक और यूकेरियोटिक अनुवाद तंत्र के बीच के अंतर का फायदा उठाते हैं। प्रोकैरियोटिक दीक्षा कारक भी देखें प्रोकैरियोटिक विस्तार कारक संदर्भ आणविक जीव विज्ञान प्रोटीन जैव संश्लेषण जीन अभिव्यक्ति