மரபணு வெளிப்பாடு

மரபணு வெளிப்பாடு (Gene expression) என்பது மரபணுவில் இருக்கும் தகவல்கள், தொழிற்படக்கூடிய மரபணு உற்பத்திப்பொருளாக (gene product) மாற்றப்படும் செயல்முறையாகும். மரபணுவிலிருக்கும் மரபணுக் குறியீட்டுப்பகுதியில் (coding region) இருந்து இவ்வகையான மரபணு உற்பத்திப்பொருட்கள் உருவாகின்றன. மரபணு உற்பத்திப்பொருட்கள் உயிர்வேதியியல் பொருட்களாகும்.

டி.என்.ஏ யிலிருக்கும் மரபணுக்கள் ஆர்.என்.ஏ க்களாகப் படியெடுக்கப்பட்டு, பின்னர் அந்த ஆர்.என்.ஏக்களில் இருந்து புரதம் என்னும் மரபணு உற்பத்திப்பொருளாக மொழிபெயர்ப்பு செய்யப்படுகின்றது]]. பொதுவாக இந்த மரபணு உற்பத்திப் பொருட்கள் தொழிற்படும் ஆற்றல் கொண்ட புரதங்களாக இருப்பினும், புரதமல்லாத, ஆனால் தொழிற்படும் தன்மைகொண்ட ஆர்.என்.ஏ க்களை உருவாக்கும் மரபணுக் குறியீட்டுப்பகுதிகளும் காணப்படுகின்றன. இடம்மாற்றும் ஆர்.என்.ஏ. (tRNA), இரைபோசோமில் இருக்கும் இரைபோசோம் ஆர்.என்.ஏ (rRNA) போன்றன இவ்வகையான தொழிற்படும் ஆர்.என்.ஏ க்களாகும்.

மரபணு வெளிப்பாட்டின் மூலம் பெறப்படும் உற்பத்திப்பொருட்களை அல்லது மூலக்கூறுகளை அளவிடுவதன் மூலம், ஒரு மரபணு எவ்வளவு தொழிற்பாடுடையதாக இருக்கின்றதென்பதை அறிய முடியும். வழமையைவிட அதிகரித்தல் அல்லது குறைதல் போன்ற அசாதாரண மரபணு வெளிப்பாடானாது நோய்களுடன் தொடர்பைக் கொண்டிருக்கலாம். எடுத்துக்காட்டாக, புற்றுநோய் உருவாதலுக்குக் காரணமான சில புற்றுநோய் மரபணுக்களின் (Oncogenes) அதிகரித்த தொழிற்பாடு புற்றுநோயை உண்டாக்குகின்றது.

இந்த மரபணுச் செயல்முறையானது பொதுவாக மெய்க்கருவுயிரிகள், நிலைக்கருவிலிகள் உட்பட்ட அனைத்து உயிரினங்களிலும் காணப்படுகின்றது. இந்தச் செயல்முறையானது டி.என்.ஏ யிலிருந்து ஆர்.என்.ஏ படியெடுத்தல் மூலம் செய்திகாவும் ஆர்.என்.ஏ க்கு முன்னோடி உருவாதல், பின்னர் ஆர்.என்.ஏ முதிர்வாக்கம் மூலம் செய்திகாவும் ஆர்.என்.ஏ உருவாதல், அதிலிருந்து மொழிபெயர்ப்பு மூலம் புரதக் கூறுகள் உருவாதல், பின்னர் அதிலிருந்து மொழிபெயர்ப்புக்குப் பின்னரான மாற்றமைவுகள் மூலம் (Post-traslational modification) தொழிற்படும் ஆற்றல் கொண்ட புரதம் உருவாதல் போன்ற பல படிகளைக் கொண்டுள்ளது.

மரபியலில், மரபணுவமைப்பானது, தோற்றவமைப்பாக வெளிப்படுவதற்கான அடிப்படை நிலை இந்த மரபணு வெளிப்பாடேயாகும். டி.என்.ஏ யிலிருக்கும் மரபுக்குறியீட்டுக்கு அர்த்தம் தருவது இந்த மரபணு வெளிப்பாடே எனக் கூறலாம். மரபணு வெளிப்பாட்டின் மூலம், மரபுக்குறியீட்டில் இருக்கும் குறியாக்க வரிசை புரிந்து கொள்ளப்படக்கூடிய மூலக்கூறாக அல்லது தொழிற்படும் தன்மை கொண்ட மூலக்கூறாக மாற்றப்படுகின்றது. இதன்மூலம் உயிரினங்களின் அமைப்பு, உருவம் போன்ற புரிந்துகொள்ளப்படக் கூடிய தன்மைகள் வெளிபடுவதுடன், உயிரினங்களுக்கு அத்தியாவசியமான வளர்சிதைமாற்றத்துக்குத் தேவையான நொதியங்கள் உருவாக்கப்படுகின்றன.

மரபணு வெளிப்பாட்டுச் செயன்முறை

ஆர்.என்.ஏ படியெடுத்தல் (அ) பிரதியெடுத்தல்

உயிர்க் கலங்களின் டி.என்.ஏக்களிலேயே பரம்பைத் தகவல்கள் சேமிக்கப்படுகின்றன. இத்தகவல்கள் நியூக்கிலியோடைட்டுக்களின் ஒழுங்கமைப்பின் வடிவில் சேமிக்கப்பட்டிருக்கும் குறிப்பிட்ட டி.என்.ஏ பகுதி மரபணு எனப்படும். இத்தகவல்கள் இறுதியாக புரதங்களின் வடிவில் வெளிப்படுத்தப்படுவதே மரபணு வெளிப்படுத்தலின் நோக்கமாகும். இதன் முதற்படி டி.என்.ஏ வடிவிலிருக்கும் மரபணுத் தகவலை ஆர்.என்.ஏ வடிவுக்கு மாற்றுவதாகும். இச்செயற்பாடு ஆர்.என்.ஏ. படியெடுப்பு எனப்படும். இச்செயற்பாடு ஆர்.என்.ஏ பாலிமரேசு எனும் நொதியத்தின் உதவியுடன் நிகழ்த்தப்படுகின்றது. டி.என்.ஏயின் இரு பட்டிகைகளும் பிரிக்கப்பட்டு அதன் ஒரு பட்டிகையைக் குறை நிரப்பும் வகையில் ஆர்.என்.ஏ நியூக்கிலியோடைட்டுகளால் நிரப்பப்பட்டு பின்னர் உருவாகிய mRNA ஒற்றைப் பட்டிகையும் ஆர்.என்.ஏ பலிமரேசும் அகற்றப்படுகின்றன. இதன் போது டி.என்.ஏ பட்டிகை மீண்டும் மற்றைய பட்டிகையுடன் இணைக்கப்படும்.

உருவாக்கப்பட்ட mRNAயில் டி.என்.ஏயின் அடினினுக்குப் பதிலாக யுராசிலும், குவானினுக்குப் பதிலாக சைட்டோசினும், சைட்டோசினுக்குப் பதிலாக குவானினும், தையமினுக்குப் பதிலாக அடினினும் காணப்படும். இந்த pre-mRNA (அல்லது முதல்-mRNA) கருவிலுள்ள துளைகளூடாக குழியவுருவை அடைய முன்னர் மாற்றியமைக்கப்பட வேண்டும். பக்டீரியாக்களாயின் நேரடியாகவே குழியவுருவை அடைந்து விடும்.

ஆர்.என்.ஏ மாற்றியமைத்தல்

மெய்க்கருவுயிரிகளின் டி.என்.ஏயில் புரதத்தொகுப்புக்குத் தேவையற்ற டி.என்.ஏ பகுதிகளும் காணப்படும். இதனை ஆங்கிலத்தில் Introns என அழைப்பர். ஆர்.என்.ஏ தொகுக்கப்படும் போது இன்ட்ரொன்களில் உள்ள தகவல்களும் படியெடுக்கப்படுகின்றன. எனவே புரதத்தொகுப்புக்கு முன்னர் ஆர்.என்.ஏயில் இந்த இன்ட்ரொன்கள் காரணமாக உருவாக்கப்பட்ட தேவையற்ற பகுதிகள் நீக்கப்படல் அவசியமாகும். இது ஆர்.என்.ஏ பிரித்திணைத்தல் எனப்படும். இதனோடு மேலும் பல மாற்றங்களும் ஆர்.என்.ஏ மாற்றியமைத்தலின் போது நிகழ்கின்றன. 5' மற்றும் 3' மூடிகளும் ஆர்.என்.ஏயுடன் பொருத்தப்பட்டு ஒரு முழுமையான mRNA உருவாக்கப்படுகின்றது. இவ்வனைத்து செயற்பாடுகளும் சக்தியை உபயோகித்து கருவினுள் உள்ள பல்வேறு நொதியங்களின் உதவியுடன் நிகழ்த்தப்படுகின்றன. இவ் ஆர்.என்.ஏக்கள் கருவிலுள்ள நுண் துவாரங்களூடாக குழியவுருவை அடைகின்றன. பக்டீரிய கலத்தில் கரு இரட்டைமென்சவ்வு காணப்படாமையாலும், அவற்றின் டி.என்.ஏக்களில் தேவையற்ற தகவல்கள் இல்லாமையாலும், பெரிதாக மாற்றமேதுமில்லாமல் நேரடியாக mRNA கலத்தின் குழியவுருவை அடைகின்றது. இந்த mRNAயில் புரதத்தொகுப்புக்குத் தேவையான முழுத் தகவல்களும் மும்மூன்று நியூக்கிலியோடைட்டுக்களாகச் சேமிக்கப்பட்டிருக்கும். ஒவ்வொரு அமினோஅமிலத்தையும் குறிக்கும் மூன்று mRNA நியூக்கிலியோடைட்டுக்களும் கோடோன்கள் எனப்படும்.

மொழிபெயர்ப்பு

mRNAயில் உள்ள மரபணுத் தகவல்களைப் பயன்படுத்தி mRNAயில் உள்ள கோடோன்களின் ஒழுங்கின் அடிப்படையில் குறித்த அமினோவமில ஒழுங்கு மூலம் புரதங்களைத் தொகுத்தல் மொழிபெயர்ப்பு எனப்படும். கலத்தின் குழியவுருவில் tRNA எனும் ஆர்.என்.ஏ வகைகள் உள்ளன. இவை புரதத்தொகுப்புக்காக அமினோ அமிலங்களைக் காவும் ஆர்.என்.ஏ வகைகளாகும். ஒவ்வொரு வகையான tRNAயும் குறித்த அமினோ அமிலத்தையே காவும். ஒவ்வொரு tRNAயும் ஒவ்வொரு எதிர்க்கோடோனைக் கொண்டிருக்கும். இவ்வெதிர்க் கோடோன் mRNAயில் உள்ள கோடோனுடன் இரைபோசோமில் இணைகின்றது. இணையும் tRNAக்கள் mRNAயின் கோடோன் தொடரொழுங்குக்கமைய தான் காவிக்கொண்டு வரும் அமினோஅமிலங்களை அடுக்குகின்றது. இரைபோசோமில் rRNAயின் உதவியுடன் இவ் அமினோ அமிலங்களுக்கிடையில் பெப்தைட்டுப் பிணைப்பு உருவாக்கப்பட்டு புரதச்சங்கிலி உருவாக்கப்படுகின்றது.

இவ்வாறு டி.என்.ஏயில் உள்ள மரபணுத் தகவல் மிகவும் சிக்கலான செயன்முறையூடாக தேவையான புரதங்களைத் தொகுக்கப் பயன்படுகின்றது.

புரதம் புடைச்சிறை கட்டமைப்பை அடைதல்
 
பெப்டைட்டுப் பிணைப்பால் பிணைக்கப்பட்ட அமினோ அமிலத்தொடரொழுங்கு பயனற்றதாகும். மடிப்படைந்த புரதத்தின் புடைச்சிறைக் கட்டமைப்பே நொதியமாகத் தொழிற்பட்டு கலச்செயற்பாட்டை நிகழ்த்த உதவும். செயற்படக் கூடிய புரதமே மரபணு வெளிப்பாட்டின் இறுதி விளைபொருளாகும். எனவே இறைபோசோமில் உருவாக்கப்படும் புரதம் மடிப்படைந்து புடைச்சிறைக் கட்டமைப்படைகின்றது. ஒழுங்காக மடிப்படையாத புரதம் ஒழுங்காகத் தொழிற்படாது.

மேற்கோள்கள்

மரபணுக்கள்