Eukaryotic translation
यूकेरियोटिक अनुवाद वह जैविक प्रक्रिया है जिसके द्वारा संदेशवाहक आर. एन. ए. को यूकेरियोट्स में प्रोटीन में परिवर्तित किया जाता है। इसमें चार चरण होते हैंः दीक्षा, विस्तार, समाप्ति और पुनर्कथन। इनिशिएशन ट्रांसलेशन इनिशिएशन वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा राइबोजोम और उससे जुड़े कारक एक एम. आर. एन. ए. से जुड़ते हैं और शुरुआती कोडॉन पर इकट्ठा होते हैं। इस प्रक्रिया को या तो कैप-डिपेंडेंट के रूप में परिभाषित किया गया है, जिसमें राइबोसोम शुरू में 5 'कैप पर बांधता है और फिर स्टॉप कोडन तक जाता है, या कैप-इंडिपेंडेंट के रूप में, जहां राइबोसोम शुरू में 5' कैप को नहीं बांधता है। कैप्स-डिपेंडेंट इनिशिएशन ऑफ़ ट्रांसलेशन इनिशिएशन में आमतौर पर कुछ प्रमुख प्रोटीन, दीक्षा कारकों, एक एम. आर. एन. ए. अणु के 5 '-अंत, 5' कैप्स, साथ ही 5 'यू. टी. आर. के साथ एक विशेष टैग के साथ बातचीत शामिल होती है। ये प्रोटीन छोटी (40S) राइबोसोमल उप-इकाई को बांधते हैं और mRNA को अपने स्थान पर रखते हैं। ई. आई. एफ. 3 40एस राइबोसोमल सबयूनिट से जुड़ा हुआ है और बड़ी (60एस) राइबोसोमल सबयूनिट को समय से पहले बांधने से रोकने में भूमिका निभाता है। ईआईएफ3 ईआईएफ4एफ परिसर के साथ भी अंतःक्रिया करता है, जिसमें तीन अन्य प्रारंभिक कारक शामिल हैंः ईआईएफ4ए, ईआईएफ4ई और ईआईएफ4जी। ई. आई. एफ. 4. जी. एक मचान प्रोटीन है जो सीधे ई. आई. एफ. 3 और अन्य दो घटकों दोनों के साथ जुड़ता है। ईआईएफ4ई कैप-बाइंडिंग प्रोटीन है। ई. आई. एफ. 4. ई. द्वारा कैप के बंधन को अक्सर कैप-निर्भर दीक्षा का दर-सीमित करने वाला कदम माना जाता है, और ई. आई. एफ. 4. ई. की सांद्रता अनुवाद नियंत्रण का एक नियामक गठजोड़ है। कुछ वायरस ई. आई. एफ. 4. जी. के एक हिस्से को तोड़ते हैं जो ई. आई. एफ. 4. ई. को बांधता है, इस प्रकार वायरल (कैप-स्वतंत्र) संदेशों के पक्ष में मेजबान मशीनरी को अपहरण करने के लिए कैप-निर्भर अनुवाद को रोकता है। ई. आई. एफ. 4ए. एक ए. टी. पी.-निर्भर आर. एन. ए. हेलिकेस है जो एम. आर. एन. ए. प्रतिलेखन के साथ बनी कुछ माध्यमिक संरचनाओं को हल करके राइबोजोम की सहायता करता है। पॉली (ए)-बाइंडिंग प्रोटीन (पी. ए. बी. पी.) ई. आई. एफ. 4. जी. के माध्यम से ई. आई. एफ. 4. एफ. कॉम्प्लेक्स के साथ भी जुड़ता है, और अधिकांश यूकेरियोटिक एम. आर. एन. ए अणुओं की पॉली-ए पूंछ को बांधता है। इस प्रोटीन को अनुवाद के दौरान एम. आर. एन. ए. के परिपत्रण में भूमिका निभाने में शामिल किया गया है। प्रोटीन कारकों के साथ यह 43S प्रारंभिक परिसर (43S PIC) एम. आर. एन. ए. श्रृंखला के साथ अपने 3 '-अंत की ओर बढ़ता है, एक प्रक्रिया में जिसे' स्कैनिंग 'के रूप में जाना जाता है, प्रारंभिक कोडॉन (आमतौर पर ए. यू. जी.) तक पहुंचने के लिए। यूकेरियोट्स और आर्किया में, स्टार्ट कोडन द्वारा कूटबद्ध एमिनो एसिड मेथियोनीन होता है। मेट-चार्ज्ड इनिशिएटर टी. आर. एन. ए. (मेट-टी. आर. एन. ए. आई. मेट) को यूकेरियोटिक इनिशिएशन फैक्टर 2 (ई. आई. एफ. 2) द्वारा छोटे राइबोसोमल सबयूनिट के पी-साइट पर लाया जाता है। यह जी. टी. पी. को हाइड्रोलाइज करता है, और छोटे राइबोसोमल सबयूनिट से कई कारकों के पृथक्करण के लिए संकेत देता है, जो अंततः बड़ी सबयूनिट (या 60एस सबयूनिट) के जुड़ाव की ओर ले जाता है। पूर्ण राइबोसोम (80एस) तब अनुवाद विस्तार शुरू करता है। प्रोटीन संश्लेषण का विनियमन आंशिक रूप से ई. आई. एफ. 2 (α उप-इकाई के माध्यम से) के फॉस्फोराइलेशन से प्रभावित होता है, जो ई. आई. एफ. 2-जी. टी. पी.-मेट-टी. आर. एन. ए. आई. मेट तृतीयक परिसर (ई. आई. एफ. 2-टी. सी.) का एक हिस्सा है। जब बड़ी संख्या में ई. आई. एफ. 2 फॉस्फोराइलेटेड होते हैं, तो प्रोटीन संश्लेषण बाधित होता है। यह अमीनो एसिड भुखमरी या वायरल संक्रमण के बाद होता है। हालांकि, इस दीक्षा कारक का एक छोटा सा अंश स्वाभाविक रूप से फॉस्फोराइलेटेड है। एक अन्य नियामक 4ईबीपी है, जो दीक्षा कारक ईआईएफ4ई से जुड़ता है और ईआईएफ4जी के साथ इसकी बातचीत को रोकता है, इस प्रकार कैप-निर्भर दीक्षा को रोकता है। 4ईबीपी के प्रभावों का विरोध करने के लिए, विकास कारक फॉस्फोरिलेट 4ईबीपी, ईआईएफ4ई के लिए इसकी आत्मीयता को कम करते हैं और प्रोटीन संश्लेषण की अनुमति देते हैं। जबकि प्रोटीन संश्लेषण को विश्व स्तर पर प्रमुख दीक्षा कारकों की अभिव्यक्ति के साथ-साथ राइबोसोम की संख्या को संशोधित करके विनियमित किया जाता है, नियामक अनुक्रम तत्वों की उपस्थिति के कारण व्यक्तिगत एम. आर. एन. ए. में अलग-अलग अनुवाद दर हो सकती है। यह खमीर अर्धसूत्रण और पौधों में एथिलीन प्रतिक्रिया सहित विभिन्न स्थितियों में महत्वपूर्ण दिखाया गया है। इसके अलावा, खमीर और मनुष्यों में हाल के काम से पता चलता है कि सिस-नियामक अनुक्रमों में विकासवादी विचलन अनुवाद विनियमन को प्रभावित कर सकता है। इसके अतिरिक्त, डी. एच. एक्स. 29 और डी. ई. डी. 1/डी. डी. एक्स. 3 जैसे आर. एन. ए. हेलिकेस विशेष रूप से संरचित 5 'यू. टी. आर. वाले एम. आर. एन. ए. के लिए अनुवाद आरंभ करने की प्रक्रिया में भाग ले सकते हैं। कैप-स्वतंत्र दीक्षा यूकेरियोट्स में कैप-स्वतंत्र अनुवाद दीक्षा का सबसे अच्छा अध्ययन किया गया उदाहरण आंतरिक राइबोसोम प्रवेश स्थल (आई. आर. ई. एस.) का उपयोग करता है। कैप-डिपेंडेंट ट्रांसलेशन के विपरीत, कैप-इंडिपेंडेंट ट्रांसलेशन के लिए एमआरएनए के 5 'छोर से स्टार्ट कोडन तक स्कैनिंग शुरू करने के लिए 5' कैप की आवश्यकता नहीं होती है। राइबोसोम पूरे 5 'यू. टी. आर. को स्कैन करने की आवश्यकता को दरकिनार करते हुए प्रत्यक्ष बंधन, दीक्षा कारकों और/या आई. टी. ए. एफ. (आई. आर. ई. एस. ट्रांस-एक्टिंग कारकों) द्वारा प्रारंभ स्थल पर स्थानीयकृत हो सकता है। अनुवाद की यह विधि उन स्थितियों में महत्वपूर्ण है जिनमें सेलुलर तनाव के दौरान विशिष्ट एम. आर. एन. ए. के अनुवाद की आवश्यकता होती है, जब समग्र अनुवाद कम हो जाता है। उदाहरणों में एपोप्टोसिस और तनाव-प्रेरित प्रतिक्रियाओं के प्रति प्रतिक्रिया करने वाले कारक शामिल हैं। विस्तार यूकेरियोटिक विस्तार कारकों पर निर्भर करता है। दीक्षा चरण के अंत में, एम. आर. एन. ए. को तैनात किया जाता है ताकि प्रोटीन संश्लेषण के विस्तार चरण के दौरान अगले कोडन का अनुवाद किया जा सके। आरंभकर्ता टी. आर. एन. ए. राइबोसोम में पी साइट पर कब्जा कर लेता है, और ए साइट एक एमिनोसेल-टी. आर. एन. ए. प्राप्त करने के लिए तैयार है। श्रृंखला विस्तार के दौरान, प्रत्येक अतिरिक्त अमीनो एसिड को तीन-चरणीय सूक्ष्मचक्र में नवजात पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में जोड़ा जाता है। इस सूक्ष्मचक्र के चरण हैं (1) राइबोसोम की ए साइट में सही एमिनोसिल-टी. आर. एन. ए. की स्थिति, जिसे ई. ई. एफ. 1 द्वारा उस साइट में लाया जाता है, (2) पेप्टाइड बंधन बनाता है, और (3) ई. ई. एफ. 2 की मदद से राइबोसोम के सापेक्ष एक कोडन द्वारा एम. आर. एन. ए. को स्थानांतरित करता है। बैक्टीरिया के विपरीत, जिसमें एम. आर. एन. ए. के 5 'छोर के संश्लेषित होते ही अनुवाद की शुरुआत होती है, यूकेरियोट्स में, प्रतिलेखन और अनुवाद के बीच इस तरह का तंग युग्मन संभव नहीं है क्योंकि प्रतिलेखन और अनुवाद कोशिका के अलग-अलग डिब्बों (नाभिक और कोशिका द्रव्य) में किया जाता है। यूकेरियोटिक एम. आर. एन. ए. अग्रदूतों को ट्रांसलेशन के लिए कोशिका द्रव्य में निर्यात करने से पहले राइबोसोम में नाभिक (जैसे, कैपिंग, पॉलीएडेनाइलेशन, स्प्लिसिंग) में संसाधित किया जाना चाहिए। अनुवाद राइबोसोमल ठहराव से भी प्रभावित हो सकता है, जो टी. आर. एन. ए. के एंडोन्यूक्लियोलिटिक हमले को ट्रिगर कर सकता है, एक प्रक्रिया जिसे एम. आर. एन. ए. नो-गो क्षय कहा जाता है। राइबोसोमल ठहराव राइबोसोम पर नवजात पॉलीपेप्टाइड के सह-अनुवादात्मक तह में भी सहायता करता है, और टी. आर. एन. ए. को कूटबद्ध करते समय प्रोटीन अनुवाद में देरी करता है। यह राइबोसोमल फ्रेमशिफ्टिंग को ट्रिगर कर सकता है। विस्तार की समाप्ति यूकेरियोटिक रिलीज कारकों पर निर्भर करती है। प्रक्रिया जीवाणु समाप्ति के समान है, लेकिन जीवाणु समाप्ति के विपरीत, एक सार्वभौमिक रिलीज कारक, ई. आर. एफ. 1 है, जो सभी तीन स्टॉप कोडन को पहचानता है। समाप्त होने पर, राइबोसोम को अलग कर दिया जाता है और पूर्ण पॉलीपेप्टाइड छोड़ दिया जाता है। ई. आर. एफ. 3 एक राइबोजोम-निर्भर जी. टी. पीज़ है जो ई. आर. एफ. 1 को पूर्ण पॉलीपेप्टाइड छोड़ने में मदद करता है। मानव जीनोम कुछ जीनों को कूटबद्ध करता है जिनके एम. आर. एन. ए. स्टॉप कोडन आश्चर्यजनक रूप से रिसाव वाले होते हैंः इन जीनों में, स्टॉप कोडन के आसपास विशेष आर. एन. ए. आधारों के कारण अनुवाद की समाप्ति अक्षम होती है। इन जीनों में रिसाव समाप्ति से इन जीनों के स्टॉप कोडन के 10 प्रतिशत तक का ट्रांसलेशनल रीडथ्रू होता है। इनमें से कुछ जीन अपने रीडथ्रू एक्सटेंशन में कार्यात्मक प्रोटीन डोमेन को कूटबद्ध करते हैं ताकि नए प्रोटीन आइसोफॉर्म उत्पन्न हो सकें। इस प्रक्रिया को 'फंक्शनल ट्रांसलेशनल रीडथ्रू' कहा गया है। अनुवाद का विनियमन और संशोधन कोशिकाओं में प्रमुख ऊर्जा उपभोक्ताओं में से एक है, इसलिए इसे सख्ती से विनियमित किया जाता है। कई तंत्र विकसित हुए हैं जो यूकेरियोट्स के साथ-साथ प्रोकैरियोट्स में अनुवाद को नियंत्रित और विनियमित करते हैं। अनुवाद का विनियमन प्रोटीन संश्लेषण की वैश्विक दर को प्रभावित कर सकता है जो एक कोशिका की चयापचय और प्रसार अवस्था के साथ निकटता से जुड़ा हुआ है। इस जटिल प्रक्रिया में गहराई से जाने के लिए, वैज्ञानिक आमतौर पर राइबोसोम प्रोफाइलिंग के रूप में जानी जाने वाली तकनीक का उपयोग करते हैं। यह विधि शोधकर्ताओं को ट्रांसलेटोम का एक स्नैपशॉट लेने में सक्षम बनाती है, जिससे पता चलता है कि किसी दिए गए समय में राइबोसोम द्वारा एम. आर. एन. ए. के किन हिस्सों को प्रोटीन में परिवर्तित किया जा रहा है। राइबोसोम प्रोफाइलिंग अनुवाद गतिशीलता में मूल्यवान अंतर्दृष्टि प्रदान करती है, जो जीन अनुक्रम, एम. आर. एन. ए. संरचना और अनुवाद विनियमन के बीच जटिल परस्पर क्रिया को प्रकट करती है। इस अवधारणा का विस्तार करते हुए, एक और हालिया विकास एकल-कोशिका राइबोजोम प्रोफाइलिंग है, एक ऐसी तकनीक जो हमें अलग-अलग कोशिकाओं के संकल्प पर अनुवाद प्रक्रिया का अध्ययन करने की अनुमति देती है। एकल-कोशिका राइबोजोम प्रोफाइलिंग में कोशिकाओं की विषम प्रकृति पर प्रकाश डालने की क्षमता होती है, जिससे इस बात की अधिक सूक्ष्म समझ पैदा होती है कि अनुवाद विनियमन कोशिका व्यवहार, चयापचय स्थिति और विभिन्न उत्तेजनाओं या स्थितियों के प्रति प्रतिक्रिया को कैसे प्रभावित कर सकता है। अमीनो एसिड प्रतिस्थापन कुछ कोशिकाओं में कुछ अमीनो एसिड समाप्त हो सकते हैं और इस प्रकार अनुवाद दक्षता को प्रभावित करते हैं। उदाहरण के लिए, सक्रिय टी कोशिकाएं इंटरफेरॉन-जी. एम. का स्राव करती हैं जो इंडोलामाइन 2,3-डाइऑक्सीजिनेज 1 (आई. डी. ओ. 1) एंजाइम को विनियमित करके इंट्रासेल्युलर ट्रिप्टोफैन की कमी को ट्रिगर करती हैं। आश्चर्यजनक रूप से, ट्रिप्टोफैन की कमी के बावजूद, ट्रिप्टोफैन कोडन में इन-फ्रेम प्रोटीन संश्लेषण जारी है। यह ट्रिप्टोफैन के बजाय फेनिलएलनिन को शामिल करके प्राप्त किया जाता है। परिणामी पेप्टाइड्स को डब्ल्यू> एफ "प्रतिस्थापन" कहा जाता है। इस तरह के डब्ल्यू> एफ प्रतिस्थापन कुछ कैंसर प्रकारों में प्रचुर मात्रा में होते हैं और आई. डी. ओ. 1 अभिव्यक्ति में वृद्धि के साथ जुड़े हुए हैं। कार्यात्मक रूप से, डब्ल्यू> एफ प्रतिस्थापन प्रोटीन गतिविधि को खराब कर सकते हैं। 40S 60S 80S 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