Post-transcriptional regulation of mRNA stability and Translation Explained in Tamil

இது உயிரிவேதியல் துறையின் கூர்மையான பகுதியினுள் வரும் பாடமாகும். இந்தப் பாடத்தை செல்வன் பினோ (கன்னியாகுமரி அரசு மருத்துவமனை மருத்துவ கல்லூரி) உருவாக்கியுள்ளார். “படியெடுத்தலுக்கு பின் நடைபெறும் மாறுபாடுகள் மற்றும் மொழிபெயர்த்தல்” என்னும் தலைப்பில் “post-transcriptional regulation of mRNA stability and Translation Explained in Tamil” VIDEO இதனை இணையத்தில் காணலாம்.
இவ்வுலகில் அளவில் சிறியதாக அறியப்படும் நுண்ணுயிரில் இருந்து அறிவில் ஆறறிவை உடையதான மனிதர்கள் வரைக்கும், எல்லோரும் ஏதோ ஒரு விதத்தில் தங்களுடைய மரபியல் செய்திகளை ஒரு தலைமுறையில் இருந்து அடுத்த தலைமுறைக்கு கடத்துகிறார்கள் (0:24).
பிரான்சிஸ் கிரிக், இங்கிலாந்து நாட்டை சேர்ந்த மூலக்கூறு உயிரியலாளர். அவர் “மூலக்கூறு உயிரியலின் மையக் கருத்து” என்னும் கோட்பாடை முன்வைத்தார். அதன்படி DNA-வில் இருக்கக்கூடிய மரபியல் செய்தியானது ரெட்டிப்பாதலுக்கு (Replication) உட்பட்டு DNA-யாகவே மாறுகிறது.
அதே DNA படியெடுத்தலுக்கு (Transcription) உட்பட்டு அதனுடைய செய்தியை ஓர் இழையை உடைய ஆர்.என்.ஏ-வாக மாற்றுகிறது. அந்த ஆர்.என்.ஏ மொழிபெயர்த்தலுக்கு (Translation) உட்படுவதால், அந்த செய்தி புரதமாக மாறுகிறது. இங்கு நாம் “படியெடுத்தலுக்கு உட்பட்டபின் ஆர்.என்.ஏ-வில் என்னென்ன மாற்றங்கள் நடந்து ஒரு செயல்மிகு தூது ஆர்.என்.ஏ உருவாகிறது மற்றும் மொழிபெயர்த்தலின் மூலம் எப்படி ஒரு செயல்மிகு தூது ஆர்.என்.ஏ புரதமாக மாறுகிறது” என்பதைப் பற்றி காண்போம்.
புரோகேரியோட்டிக் உயிரினங்களில் உருவாகக்கூடிய ஆர்.என்.ஏ, செயல்மிகு தூது ஆர்.என்.ஏ-வாக இருக்கிறது. ஆனால் யூகேரியோட்களில் உருவாகக்கூடிய ஆர்.என்.ஏ, பல மாறுபாடுகளுக்கு உட்பட்டு, செயல்மிகு தூது ஆர்.என்.ஏ-வாக மாறிய பின்னரே மொழிபெயர்த்தலுக்கு உட்படும். அதனால் புரோகேரியோட்களில் படியெடுத்தல் மற்றும் மொழிபெயர்த்தல் ஆகிய இரண்டும், அந்த உயிரினத்தினுடைய சைட்டோபிளாசத்தில் நடக்கிறது. ஆனால் யூகேரியோட்களில் படியெடுத்தல் உட்கருவில் நடக்கும். அதில் உருவாகக்கூடிய ஆர்.என்.ஏ முதன்மை படிநகல் என்ப்படும். முதன்மை படிநகல் (hnRNA – வேறுபட்ட தன்மை உடைய உட்கரு ஆர்.என்.ஏ) மாற்றங்களுக்கு உட்பட்டு செயல்மிகு தூது ஆர்என்.ஏ-வாக மாறுகிறது. அது பிற்பாடு சைட்டோபிளாசத்தில் வந்து மொழிபெயர்த்தலுக்கு உட்படும் (1:37)
மூன்று முக்கியமான மாறுபாடுகள் – 1. மீதைல் குவானோசைன் ட்ரைபாஸ்பேட் (mGppp) ஆர்.என்.ஏ-வின் 5′ முனையில் சேர்கிறது. இதை நாம் காப்புறையாக்கம் எனலாம். 2. அது மட்டுமல்லாமல் படியெடுத்தலின் போது உருவாகக்கூடிய ஆர்.என்.ஏ அளவில் மிகவும் நீளமாக இருக்கும். ஏனென்றால் மொழிபெயர்த்தலுக்கு தேவையற்றதாக கருதப்படும் வரிசை அமைப்பின் குறியீடுகளற்ற இன்ட்ரான்களும் (Intervening sequences) அதில் இருக்கிறது. வரிசை அமைப்பின் குறியீடுகளை வெளிப்படுத்த கூடியவற்றை எக்ஸான்கள் (Expressing sequences) என்போம். எனவே இந்த இன்ட்ரான்கள் நீக்கப்பட்டு எக்ஸான்கள் சேர்க்கப்படவேண்டும். இதை நாம் பிளத்தல் (Splicing) எனலாம். 3. அதனுடைய 3′ முனையில் பல அடினைலேற்றம், அதாவது 200 முதல் 300 அடினின்கள் சேர்க்கப்படுகிறது. இதை வாலாக்கம் எனலாம். இவ்வாறாக ஒரு hnRNA மாற்றங்களுக்கு உட்பட்டு ஒரு செயல்மிகு ஆர்.என்.ஏ-வாக மாறுகிறது (2:36)
மொழிபெயர்த்தல் என்பதன் பொருள் இங்கு என்ன ? தூது ஆர்.என்.ஏ கொண்டு செல்லும் மரபணு தகவல்களை ரிபோசோமானது அமினோ அமிலங்களை சேர்த்து புரதமாக மாற்றும் செயல்முறை தான் மொழிபெயர்த்தல் எனப்படுகிறது. இந்த தூது ஆர்.என்.ஏ-வில் ஒரு தூது (செய்தி) இருக்கிறது அல்லவா? அந்த செய்தியை ரிபோசோமானது கடத்து ஆர்.என்.ஏ-வின் உதவியுடன் புரதமாக மொழிபெயர்க்கிறது. பாலிபெப்டைட் சங்கிலி உருவாகிறது (4:11)
பல படிநிலைகளில் இது நிகழ்கிறது, 1. அமினோ அமிலங்களை செயல்படுத்துதல், 2. தொடக்கி வைத்தல், 3. நீட்சி அடைதல், 4. முடித்து வைத்தல்.

1. அமினோ அமிலங்களை செயல்படுத்துதல் – இதை பற்றி பார்பதற்கு முன்பு முதலில் நாம் மரபணு குறியீடுகளை பற்றி பார்ப்போம். தூது ஆர்.என்.ஏ-வில் இருக்கக்கூடிய நியூக்ளியோடைடு கார வரிசைகள் மூன்று மூன்றாக ஒவ்வொரு குறியீடுகளை குறிக்கும். இப்படி மொத்தமாக 64 மரபணு குறியீடுகள் உள்ளன. ஒவ்வொன்றும் அதற்கு உரித்தான அமினோ அமிலங்களை குறிக்கிறது. இதில் AUG தொடக்க குறியீடாகவும் UAA, UAG மற்றும் UGA ஆகியவை நிறைவு குறியீடுகளாகவும் செயல்படுகிறது. AUG தான் புரத உற்பத்தி எங்கிருந்து தொடங்க வேண்டும் என்பதை நிர்ணயிக்கிறது. இதன்படி புரத உற்பத்தி என்பது தொடக்க குறியீட்டில் தொடங்கி நிறைவு குறியீடு வரைக்கும் இடையில் இருக்கக்கூடிய அனைத்து மரபணு குறியீடுகளையும் மொழிபெயர்த்தலுக்கு உட்படுத்அதி, அதற்கு உரித்தான அமினோ அமிலங்கள் சேர்வதால் உருவாகும் பாலிபெப்டைடு சங்கிலி ஆகும்.
   ஆர்.என்.ஏ மற்றும் அமினோ அமிலம் ஆகிய இரண்டிற்கும் ஒன்றுக்கொன்று ஆகாது. எனவே கடத்து ஆர்.என்.ஏ என்பது இங்கு இணைப்பு மூலக்கூறாக (adaptor molecule) பயன்படுகிறது. கடத்து ஆர்.என்.ஏ அதனுடைய 3′ முனையில் அமினோ அமிலத்தையும், அதனுடைய எதிர்முனையில் எதிர்குறியீட்டையும் கொண்டுள்ளது.
   கடத்து ஆர்.என்.ஏ அமினோ அமிலங்களை செயல்படுத்த அமினோ அசைல் கடத்து ஆர்.என்.ஏ சிந்தடேஸ் என்னும் நொதி தேவை படுகிறது. இது இரண்டு படிநிலைகளை கொண்ட ஒரு செயல்முறை. முதலில் அமினோ அமிலம் மற்றும் அமினோ அசைல் கடத்து ஆர்.என்.ஏ சிந்தடேஸ் ஆகிய இரண்டும் சேர்ந்து ஒரு கூட்டமைப்பு உருவாகிறது.
   இங்கு ATP பயன்படுத்த படுகிறது. அமினோ அசைல்-AMP-நொதி கூட்டமைப்பு உருவாகிறது. இரண்டாவதாக கடத்து ஆர்.என்.ஏ-வின் வருகையால் இந்த கூட்டமைப்பிலிருந்து AMP மற்றும் நொதி வெளியேற்றப்பட்டு அமினோ அசைல் கடத்து ஆர்.என்.ஏ உருவாகிறது. அமினோ அமிலம் செயலாக்கம் அடைகிறது (4:11)
   தொடக்கி வைத்தல் – நான்கு படிநிலைகள் அடங்கும். (1) ரிபோசோம் பிரிதல்: ரிபோசோமின் 40S துணை அளகில் IF-1A மற்றும் IF3 ஆகிய இரண்டு தொடக்க காரணிகள் இணையும் போது யூகேரியோட்டிகளின் 80S அளவில் உள்ள ரிபோசமானது 40S மற்றும் 60S துணை அலகுகளாக பிரிகிறது. ரிபோசோமில் மூன்று தளங்கள் உள்ளன. A தளம், P தளம், மற்றும் E தளம். முறையே அவை அமினோ அசைல் பகுதி, பெப்டடைடில் பகுதி மற்றும் வெளியேற்றும் பகுதி எனப் பொருள் படும்.
   (2) 43S முன்-தொடக்க கூட்டமைப்பு உருவாக்கம்: 40S துணை அலகில் மும்முனை தொகுப்பு வந்து சேர்கிறது. அதாவது GDP மற்றும் IF2 தொடக்க காரணி ஆகிய இரண்டும் சேர்ந்து செயல்படுத்தப்பட்ட கடத்து ஆர்.என்.ஏ-உடன் இணைகிறது. இப்படி உருவான இந்த மும்முனை தொகுப்பானது 40S துணை அலகுடன் சேர்ந்து 43S முன்-தொடக்க கூட்டமைப்பு உருவாகிறது.
   (3) 48S தொடக்க கூட்டமைப்பு உருவாக்கம்: 43S முன்-தொடக்க கூட்டமைப்புடன் தூது ஆர்.என்.ஏ வந்து இணைகிறது. தூது ஆர்.என்.ஏ-வில் உள்ள காப்புறை மற்றும் CBP என்னும் புரதம் ஆகியவை ரிபோசோமை தூது ஆர்.என்.ஏ வந்தடைய துணைபுரிகின்றன. இங்கு ATP பயன்படுத்தப்படுகிறது, 48S தொடக்க கூட்டமைப்பு உருவாகிறது.
   (4) 80S தொடக்க கூட்டமைப்பு உருவாக்கம்: 48S தொடக்க கூட்டமைப்பில், IF5 தொடக்க காரணி மற்றும் 60S துணை அலகு ஆகியவை வருவதால் GTP, GDP-யாக மாறி வெளியேறுகிறது. தொடக்க காரணிகள் IF2, IF1A, IF3 ஆகியவையும் வெளியேற்றப் படுகிறது. இதனால் 60S துணை அலகு 40S துணை அலகுடன் சேர்ந்து 80S தொடக்க கூட்டமைப்பு உருவாகிறது (7:44)
   நீட்சி அடைதல் – நீட்சி அடைதலில் நான்கு படிநிலைகள் அடங்கும். (1) தூது ஆர்.என்.ஏ-வின் அடுத்த குறியீட்டிற்க்கு ஏற்ற அமினோ அசைல் கடத்து ஆர்.என்.ஏ A தளத்தில் பிணைக்கப்படுதல்: முதல் அமினோ அமிலமான மெத்தியோனின் P தளத்தில இருக்கிறது. வரக்கூடிய அடுத்த அமினோ அமிலம் A தளத்தில் பிணைக்கப்பட வேண்டும். இங்கு GTP மற்றும் நீட்சி காரணி EF1A ஆகியவற்றுடன் அடுத்த அமினோ அமிலத்தை உடையதான கடத்து ஆர்.என்.ஏ சேர்கிறது. இதில் GTP மற்றும் EF1A ஆகியவை நீக்கப்பட்டு அமினோ அமிலத்தை உடையதான கடத்து ஆர்.என்.ஏ மட்டும் A தளத்தை வந்தடைகிறது.
   (2) ரிபோசோமின் P மற்றும் A தளத்தில் உள்ள அமினோ அமிலங்களுக்கு இடையே பெப்டைட் பிணைப்பு உருவாகுதல்: P தளத்தில் உள்ள முதல் அமினோ அமிலத்திற்கும் A தளத்தில் உள்ள அடுத்த அமினோ அமிலத்திற்கும் இடையே பெப்டைட் பிணைப்பு உருவாகிறது. பெப்டடைடில் டிரான்ஸ்பரேஸ் என்கிற நொதி பயன்படுகிறது.
   (3) தூது RNA-வின் 3′ முனையை நோக்கி ரிபோசோம் நகர்தல் (Translocation): இங்கு P தளத்தில் ஆற்றல் அற்ற கடத்து ஆர்.என்.ஏ-வின் எதிர்குறியீட்டு பகுதியையும், E தளத்தில் அதனுடைய 3′ முனையையும் பார்க்க முடியும். இதில் ரிபோசோமானது மூன்று மூன்று நியூக்ளியைடு கார வரிசை என தூது RNA-வின் 3′ முனையை நோக்கி நகர்கிறது. இதற்கு GTP மற்றும் EF2 ஆகியவை பயன்படுகின்றன. GTP என்பது GDP-யாக மாறி ஆற்றல் வெளியேற்றப்படுகிறது.
   (4) P மற்றும் E தளங்களிலிருந்து ஆற்றல் அற்ற கடத்து RNA அகற்றப் படுதல்: நீட்சியின் இறுதியாக P மற்றும் E தளங்களிலிருந்து ஆற்றல் அற்ற கடத்து RNA அகற்றப்படும். A தளமானது அடுத்தடுத்த அமினோ அம்மிலங்கள் வந்து அமர்ந்து ஒரு முழு பாலிபெப்டைட் சங்கலி உருவாகுவதற்கு தயாராகிறது (10:51)
   முடித்து வைத்தல் – UAA, UAG, UGA ஆகிய மூன்று நிறைவு குறியீடுகள் தூது RNA-வில் தோன்றும் போது புரத உற்பத்தி நிறைவு பெறுகிறது. வெளியீட்டு காரணி (RF) வரும் போது P தளத்திலிருந்து பாலிபெப்டேட் சங்கிலியானது வெளியேற்றப்படுது. இந்த நிகழ்வில் GTP என்பது GDP-யாக மாறுகிறது. (13:24)
   மொழிபெயர்த்தல்லுக்கு பின் நடைபெறும் மாறுபடுகள்: HIV, போலியோ போன்ற வைரஸ்களில் நீளமான ஆர்.என்.ஏ-க்கள் இருப்பதால் அதிலிருந்து உருவாகக்கூடியதான புரதங்கள் நீளமாவே காணப்படும். எனவே மொழிபெயர்த்தலுக்கு பின் அவை குறிப்பிடப்பட்ட பகுதிகளில் துண்டிக்க பட்டு (Specific proteins), தங்கள் தேவைக்கு ஏற்ப செயல்படுகிறது. செயலற்ற நிலையில் உருவாக கூடிய இன்சுலின் மற்றும் கொலாஜன், பின்னர் பல மாற்றங்களுக்கு உட்படுகின்றன. (Pre proinsulin, Proinsulin, Insulin). கோவலன்ட் மாற்றங்கள்: அசிடலேசன், பாஸ்பரலேசன், மெத்திலேசன் என பல மாறுபாடுகள் ஒரு புரதம் உருவானதற்கு பின் நடைபெறுகிறது (14:20).
   உயிர்எதிர்ப் பொருட்களும் மொழிபெயர்த்தலும்: இங்கு இரண்டு உயிர் எதிர்ப் பொருட்களை காண்போம். டெட்ராசைக்ளின் மற்றும் புரோமைசின். டெட்ராசைக்ளின் என்பது அமினோ அசைல் கடத்து RNA, A தளத்தில் வந்து சேர்வதை தடுக்கிறது. இதனால் பாக்டீரியாக்களின் புரத உற்பத்தி நிறுத்தப்படுகிறது. அதனுடைய வளர்ச்சி தடைபட்டு, அவைசெத்து போகிறது.
   புரோமைசின் புரோகேரியோடிக் மற்றும் யூகேரியோடிக் ஆகிய இரண்டு உயிரினங்களிலும் தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது. ஏனென்றால் இது தைரோசினில் கடத்து RNA-விற்கு உருவ ஒற்றுமை (Structural analogue) உடையதாக உள்ளது. இதனால் பாலிபெப்டைட் சங்கிலியானது மழு வளர்ச்சி அடையாமல் பாதியில் வெளியேற்றப்படுகிறது (15:29).