आनुवंशिकी और विकास: वंशानुक्रम का आणविक आधार 10

जीन अभिव्यक्ति#

जीन अभिव्यक्ति वह प्रक्रिया है जिसमें किसी जीन में संचित सूचना का उपयोग एक कार्यात्मक उत्पाद, प्रायः प्रोटीन, बनाने के लिए किया जाता है। यह प्रक्रिया जीवों की वृद्धि, विकास और दैनिक कार्यों के लिए अत्यावश्यक है और यह प्रोकैरियोट्स तथा यूकैरियोट्स दोनों में होती है।

जीन अभिव्यक्ति के मूल चरण:#

ट्रांसक्रिप्शन:

• प्रक्रिया: किसी जीन के डीएनए अनुक्रम की प्रतिलिपि आरएनए में बनाई जाती है।
• यूकैरियोट्स में: आरएनए प्रायः मैसेंजर आरएनए (mRNA) होता है और ट्रांसक्रिप्शन केंद्रक में होता है। mRNA को अक्सर स्प्लाइसिंग, कैपिंग और पॉली-ए टेल जोड़कर संशोधित किया जाता है।
• प्रोकैरियोट्स में: mRNA आमतौर पर अधिक संशोधित नहीं होता और संश्लेषण के तुरंत बाद अनुवाद के लिए तैयार होता है।

ट्रांसलेशन:

• प्रक्रिया: mRNA के अनुक्रम का उपयोग प्रोटीन बनाने के लिए किया जाता है।
• तंत्र: राइबोसोम mRNA अनुक्रम को तीन न्यूक्लियोटाइड्स (कोडॉन) के समूहों में पढ़ते हैं और प्रत्येक कोडॉन को संगत अमीनो अम्ल में अनुवादित करते हैं, जिससे एक कार्यात्मक प्रोटीन बनता है।

जीन अभिव्यक्ति का नियमन:#

ट्रांसक्रिप्शनल नियमन:

• इसमें यह नियंत्रित करना शामिल है कि कब और कितना mRNA किसी जीन से संश्लेषित होता है। ट्रांसक्रिप्शन कारक इस प्रक्रिया में निर्णायक भूमिका निभाते हैं।

पोस्ट-ट्रांसक्रिप्शनल नियमन:

• ट्रांसक्रिप्शन के बाद, विभिन्न तंत्र mRNA प्रतिलिपि को संशोधित कर सकते हैं, जिनमें स्प्लाइसिंग, संपादन और mRNA की स्थिरता तथा अनुवाद दक्षता को नियंत्रित करना शामिल है।

ट्रांसलेशनल और पोस्ट-ट्रांसलेशनल नियमन:

• यहाँ तक कि mRNA बन जाने के बाद भी, इसका प्रोटीन में अनुवाद विनियमित किया जा सकता है। प्रोटीन का अनुवाद के बाद भी संशोधन किया जा सकता है ताकि उनकी सक्रियता, स्थान या जीवनकाल को नियंत्रित किया जा सके।

जीन अभिव्यक्ति जीवाणुओं में:

• अवलोकन: जीवाणुओं में जीन अभिव्यक्ति ट्रांसक्रिप्शन स्तर पर नियंत्रित होती है, जिससे वे पर्यावरणीय परिवर्तनों पर तेजी से प्रतिक्रिया कर सकते हैं।

जीवाणुओं में जीन अभिव्यक्ति का विनियमन:

• तंत्र: इसमें ऑपरॉन का उपयोग शामिल है, जो जीनों के समूह होते हैं जिन्हें एकल इकाई के रूप में विनियमित किया जाता है। नियामक प्रोटीन या तो जीन अभिव्यक्ति को रोक सकते हैं (रिप्रेसर) या तेज कर सकते हैं (एक्टिवेटर)।

ऑपरॉन की अवधारणा:#

• परिभाषा: ऑपरॉन जीनोमिक DNA की एक कार्यात्मक इकाई है जिसमें एकल प्रोमोटर के नियंत्रण में जीनों का एक समूह होता है, जो एक साथ mRNA स्ट्रैंड में ट्रांसक्राइब होते हैं।

जीवाणुओं में ऑपरॉन प्रणालियों के प्रकार:

1. प्रेरणीय ऑपरॉन: सामान्यतः बंद रहते हैं, लेकिन एक छोटे अणु (प्रेरक) द्वारा चालू किए जा सकते हैं।
2. निरोध्य ऑपरॉन: सामान्यतः चालू रहते हैं, लेकिन एक छोटे अणु द्वारा बंद किए जा सकते हैं।

प्रेरणीय ऑपरॉन प्रणाली:

• लैक्टोज की अनुपस्थिति में (उदा., लैक ऑपरॉन): रिप्रेसर प्रोटीन ऑपरेटर से बंधा होता है, RNA पॉलिमरेज को रोकता है और ट्रांसक्रिप्शन को रोकता है।
• जब लैक्टोज मौजूद हो: लैक्टोज रिप्रेसर से बंधता है, उसे ऑपरेटर से अलग करता है और RNA पॉलिमरेज को लैक्टोज चयापचय के लिए जीनों को ट्रांसक्राइब करने की अनुमति देता है।

लैक ऑपरॉन: विनियमन का एक मॉडल:

• अतिरिक्त नियंत्रण तंत्र: lac ऑपरॉन सकारात्मक नियंत्रण तंत्रों जैसे cAMP-CAP संकुल के अधीन होता है, जो कुछ परिस्थितियों (जैसे कम ग्लूकोज स्तर) में प्रतिलेखन दक्षता को बढ़ाता है।

निरोध्य ऑपरॉन:

• ट्रिप्टोफ़ैन की अनुपस्थिति में (जैसे trp ऑपरॉन): ऑपरॉन सक्रिय होता है, ट्रिप्टोफ़ैन उत्पादन के लिए एंजाइमों का संश्लेषण करता है।
• ट्रिप्टोफ़ैन की उपस्थिति में: ट्रिप्टोफ़ैन निरोधक प्रोटीन से बंधता है, प्रतिलेखन को रोकता है।

Trp ऑपरॉन: अटेन्यूएशन द्वारा नियंत्रण:

• संकल्पना: जब ट्रिप्टोफ़ैन स्तर अधिक होते हैं तो mRNA संश्लेषण (प्रतिलेखन) का समय से पहले समापन, जिसे अटेन्यूएशन कहा जाता है।
• तंत्र: प्रोटीन संश्लेषण के प्रारंभिक चरणों के दौरान राइबोसोम और mRNA के बीच अन्योन्यक्रिया पर निर्भर।