ஆர்.என்.ஏ. படியெடுப்பு

ஆர்.என்.ஏ நகலாக்கம் அல்லது ஆர்.என்.ஏ படியெடுத்தல் (RNA transcription)  என்பது டி.என்.ஏ வில் இருந்து ஆர்.என்.ஏ வாக மாற்றப்படும் நிகழ்வை குறிப்பது ஆகும். இந்நிகழ்வில் பல வகையான நொதிகள் ஈடுபட்டு டி.என்.ஏ வை ஆர்.என்.எ வாக மாற்றுகின்றன . இவற்றில் மிக முக்கியமான நொதி டி.என்.ஏ சார்ந்த ஆர்.என்.ஏ பாலிமரசு (DNA dependent RNA polymerase) ஆகும். ஆர்.என்.ஏ உற்பத்தி. டி.என்.ஏ வின் 3' முனைப் பகுதியில் இருந்து 5' முனை வரை மாற்றப்பட்டு, டி.என்.ஏ விற்கு நேரெதிரான இழை ஒன்று உருவாக்கப்படும்.அதாவது, ஆர்.என்.ஏ க்கள் 5' முனை பகுதியில் தொடக்கப்பட்டு, 3' முனை பகுதியில் முடிக்கப்படும். இந் நிகழ்வின் போது , டி.என்.ஏ வில் தயமின் என்னும் மூலக்கூறு யுரசில் (uracil) என்னும் மூலக்கூறாக மாற்றப்படும்.

நகலாக்கம் என்னும் நிகழ்வு ஒரு மரபணுவை வெளிப்படுத்தும் முதன்மையான நடப்பு ஆகும்.ஆர்.என்.ஏ வாக மாற்றப்படும் டி.என்.ஏ க்கள் ஆர்.என். ஏ முதிர்வாக்கம் என்னும் நிகழ்வுக்கு உட்படுத்தப்பட்டு செய்தி ஆர்.என்.ஏ (mRNA) வாக மாற்றப்படும். பின் இவை ரிபோசொமில் சேர்க்கப்பட்டு புரத உற்பத்திக்கு பயன்படுகின்றன. மாற்றாக, நகலாக்கம் செய்யப்பட ஆர்.என்.ஏ-க்கள் டி- ஆர்.என்.ஏ (tRNA) மற்றும் ஆர்.ஆர்.என்.ஏ (rRNA) வாக மாற்றப்படும். இவைகளும் புரத உற்பத்திக்கு இன்றியமையாத ஒன்றாகும். குறு ஆர்.என்.ஏ களும், ஆர்.என்.ஏ நகலாக்கம் என்னும் நிகழ்வின் மூலம் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன. இவை ஒரு மரபணுவை வெளிப்படுத்தலை ஒருங்கமைவு (regulation) பணிகளில் ஈடுபடுகின்றன. மெய்க்கருவுயிரிகளில், வெளிப்படும் மரபணு ஒற்றை சிசுத்ரோன் (Mono Cistronic) ஆகும் (சிசுத்ரோன் என்பது ஒரு மரபணு வெளிப்படும் நிறைவான அமைப்பு ஆகும்). ஆனால் நிலைக்கருவிலிகளில் பல சிசுத்ரோன் (poly Cistronic) ஆகும் (ஒரு நிகழ்வில் ஈடுபடும் அனைத்தும் மரபணுக்கள் ஒரே இடத்தில் அமைந்துள்ளன).

நகலாக்கம் செய்யப்பட ஆர்.என்.ஏ க்களில் புரத உற்பத்தியில் ஈடுபடும் வரிசைகளும் அல்லாமால், அதனின் ஒருங்கமைவு நிகழ்வில் ஈடுபடும் வரிசைகளும் காணப்படும். அவை புரத உற்பத்தியில் ஈடுபடாத வரிசைகள் (Untranslatable region, UTR) எனப்படும்.5' முனை பகுதியில் உள்ளவை 5' UTR என்றும், 3'முனை பகுதியில் உள்ளவை 3'UTR என்றும் அழைக்கப்படும். 3' ஆர்.என்.ஏ நிலைப்பு தன்மைக்கு (stability) இன்றியமையாத ஒன்றாகும். மேலும் குறு ஆர்.என்.ஏ  க்கள், இப்பகுதியில் பிணைந்து மரபணு வெளிப்படுத்தலை கட்டுப்படுத்துகின்றன.

ஆர்.என்.எ உற்பத்தியில், ஐந்து நிலைகள் உள்ளன. அவைகள்

௧.முன்-தொடராக்கம்- Pre-Initiation

௨. தொடராக்கம் - Initiation

௩.தொடரி கடத்தல்- promoter Clearance

௪. விரிவாக்கம் அல்லது நீட்டித்தல்- elongation

௫. நிறைவடைதல் அல்லது முழுமையாதல்- Termination

நிலை மற்றும் நிலை கருவற்ற உயிர்களில் நடைபெறும் ஆர்.என்.எ உற்பத்தியில் உள்ள வேறுபாடுகள் 

நிலை கருவற்ற உயிர்களில், அதனின் பெயரை போல நிலையற்ற உட்கரு உள்ளதால், அதனின்ல் நடைபெறும் ஆர்.என்.ஏ பிரித்துருவாக்கம் உயிரணுவின் நுங்கில் (Cytoplasm) இடம்பெறும். மாறாக நிலை கருவுள்ள உயிர்களில், உயிரணுக்கள், மிக தெளிவான முறையில் நுங்கு என்றும், உயிரணு கரு (உட்கரு, nucleus) என்று பிரிக்கப்பட்டு இருக்கும். அதனால் நடைபெறும் ஆர்.என்.ஏ. பிரித்துருவாக்கம் உயிரணு கருவில் இடம்பெற்று, பின் உயிரணுவின் நுங்குக்கு இடம்பெயரும்.

நிலை கருவுள்ள உயிர்களில், இடம்பெறும் நொதிகள், நிலை கருவற்ற உயிர்களில் நடைபெறும் நொதிகளிடம் இருந்து வேறுபட்டவை.

நிலை கருவுள்ள உயிர்களில், நுங்கிற்கு இடம்பெயரும் ஆர்.என்.ஏ.க்கள் ஆர்.என்.ஏ. முதிர்வாக்கம் என்னும் நிகழ்வு மூலம் செய்தி ஆர்.என்.ஏ. (mRNA) மாற்றப்படும். இம்முறையில் உள்ள மரபணு சாரதா பகுதிகள் (Non-coding region or Intron) நீக்கப்பட்டு மரபணு வெளிப்படும் வரிசைகள் நிலை நிறுத்தப்படும். நிலை கருவற்ற உயிர்களில் மரபணு சாரதா பகுதிகள் இல்லை என்பதால், ஆர்.என்.ஏ. முதிர்வாக்கம் என்னும் நிகழ்வு நடைபெறாது.

மேலும், நிலை கருவுள்ள உயிர்களில், ஆர்.என்.ஏ. பிரித்துருவாக்கத்தில் ஈடுபடாத டி.என்.ஏ. வின் மற்ற பகுதிகள் செயலற்ற நிறமியன் (Hetro chromatin) ஆக மாற்றப்பட்டு இருக்கும். இவற்றிக்கு இசுடோன் என்னும் புரதம் இன்றியமையாதது ஆகும். இவைகள் நிறப்புரிகளோடு இணைந்து நிறமியன் என்னும் அமைப்பை கொண்டு வரும். இவைகள் ஒரு மரபணு வெளிப்படுதல்  என்னும் நிகழ்வுக்கு முக்கிய பங்காற்றுகிறது. இத்தகைய அமைப்புகள், நிலை கருவற்ற உயிர்களில் இல்லை ..

முன்-தொடராக்கம் 

நிலை கருவுள்ள உயிர்களில் ஆர்.என்.ஏ. பாலிமரசு (RNA polymerase) என்னும் நொதி மூலம் ஆர்.என்.ஏ. பிரித்துருவாக்கம் அல்லது மரபணு வெளிபடுதல் நடைபெறுகிறது. ஆர்.என்.ஏ. பாலிமரசு, ஒரு மரபணு வெளிபடுவதற்கு, டி.என்.எ வரிசையில் உள்ள தக்க தொடரி (core promoter) வரிசையெய் சார்ந்துள்ளது. பொதுவாக தொடரிகள், ஒரு மரபணு வெளிபடுவதற்கு இன்றியமையாதது ஆகும். இவைகள் ஒரு மரபணு வெளிப்படும் தொடக்க புள்ளியில் இருந்து -10 - 35 இணை வரிசைகள் (bp) ,மரபணுவின் மேல் வரிசைகள் அமைந்து இருக்கும்.ஆர்.என்.ஏ. பாலிமரசு, இத்தொடரி வரிசையில் இணைந்து, ஆர்.என்.ஏ. பிரித்துருவாக்கத்தை தொடக்கி வைக்கும் தன்மை கொண்டது. தொடரி வரிசைகள் டாட்டா (TATA) என்ற இணை துகளால் உள்ளதால், இவைகளை டாட்டா பேழை (TATA box) என அழைக்கப்படும். இவ்வரிசைகளில், டாட்டா பிணைவு புரதங்கள் பிணைந்து அல்லது தொடராக்கிகள் இணைந்து ஒரு கலவை உருவாக்கும்.தொடரக்கிகளில் மிக முக்கியமான தொடராக்கி II D (transcription factor II D) ஆகும். இக்கலவைக்கு முன்-தொடராக்க கலவை எனப்பெயர். மேலும் இக்கலவையுடன் இணையும் தொடர்ரூக்கிகள் (activation factors) அல்லதுதொடர் மட்டுபடுத்திகள் (repressors), ஒரு மரபணு வெளிப்படுத்த வேண்டுமா? இல்லையா ? என்பதை உறுதிப்படுத்தும்.

இந்நிகழ்வில் டி.என்.எ தளர் நொதி (DNA Helicase), இன்றியமையாத பணியெய் செய்கிறது. நன்கு முறுக்கப்பட்ட இரு கயிறை நினைவில் கொள்ளுங்கள்.முறுக்கப்பட்ட இரு கயிறை, ஒரு முனையில் தளத்தும் அல்லது அவிழ்க்கும் பொழுது, அதனின் மேல் பகுதி மிக இறுக்கமாக பிணைவதை கவனியுங்கள். டி.என்.எ என்பது இரு நூல்கள் நன்கு முறுக்கப்பட்ட ஒரு மரபு நூல் ஆகும். ஒரு முனையில் முன்- தொடராக்க கலவை, டி.என்.எ. வை தளர்த்தி, ஆர்.என்.எ பிரித்துருவாக்கத்தை கொண்டு வரும். அவ்வாறு வருகையில், டி.என்.எ வின் மேல்பகுதி சுற்றி நன்கு இறுக்கப்படும். டி.என்.ஏ மறு முனையில் நன்கு சுற்றி இறுக்கப்படும் பொழுது , முன்-தொடராக்க கலவைகளின் நகர்தல், தடுக்கப்பட்டு பிரித்துருவாக்க நிகழ்வு தடைபடக்கூடும். எனவே டி.என்.எ தளர் நொதி (DNA Helicase), டி.என்.எ வின் மேல் பகுதியில் பிணைந்து ஒரு பிளவை (nick or cleavage) ஏற்படுத்தும். இதனால் டி.என்.எ க்கள் சுற்றி இறுக்கப்படுவது தடுக்கப்படும்.இந்நிகழ்வின் மூலம் ஆர்.என்.ஏ பிரிதுருவாக்கம் சீராக நடைபெறும்.

நிலை கருவற்ற ஒரு பிரிவாக வரும் ஆர்ககி (Archaea) உயிர்களில் ஆர்.என்.ஏ. பாலிமரசு, டாட்டா இணைவு புரதம் மற்றும் தொடராக்கிகள், ஆர்.என்.ஏ. பிரித்துருவாக்கத்தை கொண்டு வரும் .

தொடராக்கம் 

நிலை கருவற்ற உயிர்களில் நடைபெறும் ஆர்.என்.ஏ. பிரித்துருவாக்கம், நிலை கருவுள்ள உயிர்களை போல் அல்லாமால், எளிய முறையில் நடைபெறுகிறது. நிலை கருவற்ற உயிர்களின் ஆர்.என்.ஏ. பாலிமரசு பல உள் அலகுகளை கொண்டு இருக்கும்.இவ்வலகுகளை

௧. 2 α

௨. 1 β

௩. 1 β'

௪. 1 ω, என பிரிக்கப்படுகிறது. இந் நொதி, சிக்மா செயலியுடன் (sigma factor) இணைந்து தொடரியுடன் பிணையும் தன்மை கொண்டது. இதன் மூலம், ஆர்.என்.ஏ. பிரித்ருவாக்கத்தின் தொடக்கத்தை துவக்கும்.

நிலை கருவுள்ள உயிர்களில், ஆர்.என்.ஏ பிரித்துருவாக்கத்தின் தொடக்கம் மிகவும் சிக்கலானது ஆகும். மேலும் ஆர்.என்.ஏ. பாலிமரசு, மூன்று வகையாக பிரிக்கப்பட்டு இருக்கும். அவைகள்,

ஆர்.என்.ஏ பாலிமரசு I:

இந் நொதி ரிபோசோமல் ஆர்.என்.எ மற்றும் 28S, 18S, 5.8S (S- என்பது ஒரு அலகு) உற்பத்தியில் ஈடுபடுகிறது. இவைகள் ரிபோசோமில் காணப்படும்.

ஆர்.என்.எ பாலிமரசு II:

செய்தி ஆர்,என் .எ மற்றும் அதற்கு முந்திய ரிபோ கரு அமிலம் உற்பத்தி செய்கிறது. முந்திய ரிபோ கரு அமிலத்தில் மரபணு பகுதி, மரபணு அற்ற என்ற பகுதிகள் மிகுந்து காணப்படும். மரபணு அற்ற பகுதிகள் (introns or non-coding region) ஆர்.என்.எ முதிர்வாக்கம் ( RNA Splicing) என்ற நிகழ்வினால் செய்தி ஆர்.என்.எ வாக (mRNA) மாற்றப்படும். மேலும் இந் நொதி குறு ஆர்.என்.ஏ (micro RNA) உற்பத்தியிலும் ஈடுபடுகிறது. இவைகள் மரபணு வெளிப்படும் அளவுகளை ( gene expression) கட்டுப்படுத்துகின்றன.

ஆர்.என்.ஏ பாலிமரசு III:

இந் நொதி டி.ஆர்.என்.ஏ உற்பத்திக்குப் பயன்படுகிறது. ஆர்.என்.ஏ. பிரித்துருவாக்கதின் தொடக்க நிலைக்கு, ஆர்.என்.ஏ.பாலிமரசுடன் மற்ற செயலிகள் பிணைந்து தொடராக்க கலவையேய் (Initiation complex) உருவாக்கும். பின் இவைகள் தொடரியுடன் இணைந்து ஆர்.என்.ஏ. பிரித்ருவாக்கத்தின் தொடக்கத்தை துவக்கும்.

தொடரி கடத்தல் 

தொடராக்க கலவை (initiation complex), தனது செயலை தொடங்கியவுடன் ஆர்.என்.ஏ பாலிமரசு ஒரு மரபணுக்கான தொடரிஏய் (promoter) கடந்து செல்ல வேண்டும். மேலும் தொடரியில் இருந்து, முதல் இணை அல்லது துகள் உருவாகியயுடன், சில வேளைகளில் ஆர்.என்.ஏ பிரித்துருவாக்கம் அரை குறையான நிலையில் முடிவடைதற்கான வாய்ப்புகள் உள்ளன. இன் நிலையெய் சீர்குலைவு தொடராக்கம் (abortive initiation) எனப்படும் . சீர்குலைவு தொடராக்கம் நிலை கருவற்ற மற்றும் நிலை கருவுள்ள உயிர்களிலும் நடைபெறும். நிலை கருவற்ற உயிர்களில் உள்ள சிக்மா செயலிகள் (Sigma factor), மீண்டும் இணைந்து சீர்குலைவு தொடராக்கம் நடைபெறமால் தடுக்கின்றன. மேலும் இவைகள் ஆர்.என்.ஏ பாலிமரசு ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு கடந்து செல்வதற்கு துணை புரிகிறது. மேலும் ஆர்.என்.ஏ பிரித்துருவாக்கம் 23 இணைகளை நகர்ந்து சென்றால், சீர்குலைவு தொடராக்கம் நடைபெருவதற்கான வாய்ப்புகள் மிக குறைவு.

விரிவாக்கம் 

டி.என்.எ வில் சுற்றி இறுக்கப்பட்ட இரு இழைகளில் 3' முனை - 5' முனை இழை மரபணு இழை (Coding strand) எனப்படும். இவற்றின் தொடக்க புள்ளியில், ஆர்.என்.ஏ. 5' முனை பகுதியில் இருந்து ஆர்.என்.ஏ பிரித்துருவாக்கத்தை ஆர்.என்.ஏ பாலிமரசு உருவாக்கும். மேலும் ஆர்.என்.ஏ உருவாகும் போது, டி.என்.எ வின் நேர் எதிரான துகள் இணைக்கப்படும்.

ஆர்.என்.ஏ பிரித்துருவாக்கத்தின் போது, பல ஆர்.என்.ஏ பாலிமரசுகள், ஒரு குறிப்பிட்ட டி.என்.எ வுடன் செயலாக்கம் செய்து பல ஆர்.என்.ஏ க்களையும் உருவாக்கும். மேலும் இச்சுற்று பல தடவை திரும்ப நிகழ்வதற்கான வாய்ப்புகள் உண்டு.

விரிவடைதலின் போது, ஆர்.என்.ஏ வில் ஏற்படும் பிழைகளை அல்லது தவறுகளை (Proofreading activity) ஆர்.என்.ஏ பாலிமரசு நொதி மூலம் பழுது பார்க்கப்படும். மேலும் இதற்கென உள்ள ஆர்.என்.ஏ தணிக்கை செயலிகள் (RNA editing factors) பல உள்ளன.

முழுமையாதல் 

நிறைரி வரிசை (terminator sequence) அல்லது வரிசைகள் என்பது  ஆர்.என்.ஏ நகலாக்கத்தின் (RNA transcription) முழுமையாதால் நிலையில் (termination phase) வரும் ஒரு வரிசை ஆகும்.

இதில் முழுமையாதல் நிலையில் ஆர்.என்.ஏ நகலாக்கத்தை நிறைவடைய பயன்படும் வரிசைகளே நிறைரி வரிசை எனப்படும். செயற்கையாக பக்டிரியல் படிவாக்கம் செய்யப்படும் பரப்பிகளில் நோசு (NOS) (பயிரில் மட்டும் ) எனப்படும் மரபணுவின் வரிசைகள் நிறைரியாக பாவிக்கப்படுகின்றன. ஆர்.என்.ஏ நகலாக்கத்தை நிறைவடைய இவ்வரிசைகள் பயன்படுகின்றன. இந்நிகழ்வு இரு வழிகளில் நடைபெறலாம். இதற்கு ரோ (ஆர்.என்.ஏ எளிகேசு புரதம், Rho-RNA Helicase protein)  எனப்படும் மரபணு பயன்படுவதால் , அதனை பொருத்து

 ரோ சார்ந்த முழுமையாதல்
 ரோ சாரா முழுமையாதல்

மேலும் இப்புரதம் கோலுயுயிரில் (E.coli)  மட்டும்  ஈடுபடுகின்றன.

ரோ சாரா முழுமையாதாலில் ஈடுபடும் வரிசைகள் அடினைன் மற்றும் யுரசில் துகள்கள் மிகுதியாக இருக்கும். இதனால் ஆர்.என்.ஏ தனது முடிவடையும் எல்லையில் வரும் போது, ஆர்.என்.ஏ க்கள் எளிதாக வெளியில் இழுத்து வரப்படும். ஏனெனில் அடினைன் மற்றும் யுரசில் துகள்களுக்கு இடையே இரு பிணைவுகள் உள்ளதால் இழுத்து வரப்படும் நிகழ்வு எளிதாகிறது. மாறாக சைட்டோசைனின் மற்றும் குவானின் இடையே மூன்று பிணைப்புகள் உள்ளதால் இந்நிகழ்வு நடைபெறுவது கடினமே.

பிரித்துருவாக்கத்திற்கு பின் ஏற்படும் மாற்றங்கள் 

நிலை கருவுள்ள உயிர்களில் ஆர்.என்.ஏ பிரித்துருவாக்கம் உயிரணுவின் கருவில் நடைபெறும்.  ஆய்வாளர்கள் உயிரணுவின் கருவில் உள்ள ஆர்.என்.ஏ க்களுக்கும், செல்லின் நுங்கில் உள்ள ஆர்.என்.ஏ க்களுக்களின் அளவுகளில் பெருத்த அளவில் வேறுபாடு உள்ளதை கண்டறிந்தனர். இதனால் உயிரணுவின் நுங்கில் ஆர்.என்.ஏ பல மாற்றங்களை காண்கிறது என ஐயம் ஏற்பட்டது. பின்னாளில் செல்லின் நுங்கில் ஆர்.என். ஏ முதிர்வாக்கம் என்னும் நிகழ்வு அறியப்பட்டது. இந் நிகழ்வின் மரபணு சாரா பகுதிகள் நீக்கப்பட்டு, மரபணுவின் வரிசைகள் இணைக்கப்படும்.

பின் ஆர்.என்.ஏ க்களில் 5' முனை மற்றும் 3' முனைகளில் பல மாற்றங்கள் ஏற்பட்டு, இவ்வரிசைகள் ஆர்.என்.ஏ , புரதமாக மாறும் நிகழ்வுகளில் பல ஒருங்கமைவு செயல்களில் ஈடுபடுகின்றன.

பிரித்துருவாக்கத்தை காணும் முறைகள் 

ஆர்.என்.ஏ பிரித்துருவாக்கத்தை பின் வரும் முறைகளில் நாம் காணலாம்.

 மரபிழை நகர்தல் முறை (Nuclear Run-on  assay):- இம்முறையின் மூலம் புதியதாக உற்பத்தி செய்யப்பட ஆர்.என்.ஏ க்களின் அளவுகளை காணலாம்.
 RNase protection assay (RNAP) and நிறமியன் எதிர் வீழ்படிவு முறை  (Chromatin immuno precipitation assay, Chip)ChIP-Chip of RNAP: detect active  transcription sites.
 ஆர்.டி. பி.சி ஆர் (RT-PCR): இதன் மூலம் ஒரு உயிரணுவின் உள்ள ஆர்.என்.ஏ க்களின் அளவுகளை காணலாம்.
 அளவு காண் பி.சி.ஆர் (qPCR, quantification real-time PCR) மூலம், ஒரு குறிப்பிட்ட ஆர்.என்.ஏ களின் அளவுகளை துல்லியமாக கணிக்கலாம்.
 டி.என்.ஏ குறு-வரிசை முறை (DNA Microarrays) : இதன் ஒரு செல்லின் உள்ள அனைத்து ஆர்.என்.ஏ க்களின் அளவுகளை காணலாம்.
 நார்த்தர்ன் படிவு

ஆர்.என்.ஏ பின் - பிரித்துருவாக்கம் 

ஆர்.என்.ஏ பிரித்துருவாக்கம் முன் நோக்கி நடக்கும் நிகழ்வு என கருதப்பட்டது.பல ஆண்டுகளாக மேற்குறிப்பிட்ட நிகழ்வுகள் மாற்றமுடியாது எனவும், ஒருமுறை டி.என்.எ. ஆர்.என்.எ வாக மாற்றப்பட்டால் அவை பின்னோக்கி செல்ல முடியாது என நம்பப்பட்டது. பிற்காலத்தில் ஆர்.என்.ஏ தீ நுண்மங்களில்  (RNA viruses) ரிவர்சு டிரன்க்ரிப்டசு நொதியால் ஆர்.என்.எ வில் இருந்து டி.என்.எ வுக்கு செல்வது கண்டுபிடிக்கப்பட்டது.

இந்நிகழ்வு ரெட்ரோ தீ நுண்மங்களில்  மற்றும் பார ரெட்ரோ தீ நுண்மங்களில் நடைபெறுகின்றன. இக்கண்டுபிடிப்புகள்  மூலக்கூறு உயிர்யலில் ஒரு புரட்சியெய் ஏற்படுத்தின.

இவற்றையும் பார்க்க 

http://en.wikipedia.org/wiki/Transcription_(genetics)#cite_ref-10

மேற்கோள்கள் 

மூலக்கூற்று உயிரியல்