நுண்ணுயிர் அணுக்களில் புரதம் தயாராதல் -மூலக்கூறு உயிரியல் -3-1

 பாக்டீரியா போன்ற ஒரு செல் உயிரினங்களில் புரதம் தயாராதல்-1-ஜீன் காப்பியெடுத்தல் (GENE TRANSCRIPTION) 

ஒவ்வொரு உயிரினங்களின் உடல் ஆரோக்கியத்திற்கும் உயிரணுக்களின் உயிரியக்கத்திற்கும்,நோய் நொடியற்ற வாழ்விற்கும் புரதம் எனப்படும் சத்து மிகவும் அவசியமாகும்.இதற்கு பாக்டீரியாக்களும் விதி விலக்கல்ல. பெரும்பாலும் உயிரினங்களின் புரதங்கள் அதன் உயிரணுக்களுக்குள்ளேயே தயாரிக்கப்படுகின்றன. பெரும்பாலும் மனித செல்களை போலவே பாக்டீரிய செல்களும் புரதங்களை தயாரித்தாலும்

சில வேறுபாடுகளும் இருக்கின்றன. அவற்றை விளக்கமாக இறுதியில்  பார்க்கலாம் 

டி என் ஏ ⟶ஜீன் வெளிப்பாடு ⟶ஆர் என் ஏ பாலிமரேஸ் நகலெடுப்பு -எம் ஆர் என் ஏ நகல்  ➕அமினோ அமில டி ஆர் என் ஏ   ➕ஆர் ஆர் என் ஏ இயக்கம் ⟶புரதம் 

மேலே கண்டது  ஒரு மேலிட்டாற்போன்ற சூத்திரம். இதை விளக்கமாக நாம் காணும் முன் முதலில் செல்களின் வகைகளை தெரிந்து கொள்வோம். மனித மற்றும் பல செல் உயிரினங்கள் அனைத்தும் யூகேரியோட் வகையை சேர்ந்தவை.

பாக்டீரியா, பூஞ்சை காளான்கள்  போன்ற ஒரு செல் உயிரினங்கள் அனைத்தும் புரோகேரியோட் வகையை சேர்ந்தவை.

இவற்றின் செல் அமைப்பு எவ்வாறு வேறுபடுகிறது என்பதை கீழ்கண்டவாறு விளக்கலாம் 

  

படம்-1

மேலே உள்ள படம் -1 இல் காட்டியபடி புரோக்கரியோடிக் செல்களிகளில் யூகேரியோடிக் செல்களில் உள்ளது போல் ஒரு வரையறுக்கப்பட்ட கருவோ உட்கருவோ இருக்காது. எனவே அதன் குரோமோசோம் உட்பட அனைத்து செல் உள்ளுறுப்புகளும் சைட்டோபிளாசம் அல்லது சைட்டோ சால் திரவத்திலேயே மிதந்து கொண்டு இருக்கும்.

எனவே இந்த செல்களில் ஜீன் வெளிப்பாடு, டி என் ஏ நகலெடுப்பு,  புரதம் தயாரித்தல் அனைத்தும் சைடோசால் திரவத்திலேயே நடைபெறும். இதனால்  சிலசமயம் DNA நகலெடுப்பும் (Transcription) புரதம் உருவாக்குதலும் (Translation) ஒரே சமயம் தொடர்ச்சியாக கூட நடைபெறலாம். இதை விவரமாக இந்த கட்டுரையின் இறுதியில்  அட்டவணையிடலாம். 

யூகேரியோட் செல்களில் புரதம் எப்படி உருவாக்கப்படுகிறது என்பதை நாம் ஏற்கனவே பார்த்திருக்கிறோம். இங்கு புரோகேரியோடிக் செல்களில் புரதம் எப்படி உருவாக்கப்படுகிறது என்பதை காணலாம்.

பொதுவாக ப்ரோகேரியோட்  (பாக்டீரியா) செல்களில் ஒரே ஒருகுரோமோசோம்தான் இருக்கும்.இதிலுள்ள DNA இழையை பிரித்தெடுத்து அதிலுள்ள புரதம் தயாரிக்கும் விவரங்கள் கொண்ட  ஜீனை இனம் கண்டு அதன் விவரங்களை mRNA ஆக காப்பியெடுக்கும் பணியை செய்வது DNA உணர்திறன்கொண்ட RNA பாலிமரேஸ் ஆகும்.இதை இனி சுருக்கமாக RNAP என்று சொல்லலாம்.
RNAP யின் அமைப்பு :-

படம் -2

மேலே படம்-2 இல் கட்டப்பட்டுள்ளது ஒரு பாக்டீரியா செல்லில் இருக்கும் ஒரு RNAP  யின் அமைப்பு.

இது β,(பீட்டா) β''(பீட்டா''), α1(ஆல்பா1), α2 (ஆல்பா2), மற்றும்  ω(ஒமேகா) என்ற ஐந்து யூனிட்டுகளால் ஆனது. இதற்கு மைய (Core) நொதி என்பர். இத்துடன் ර (ஒமேகா) என்ற யூனிட்டும் சேர்ந்ததும் இது ஹோலோ நொதியாக உயிர்ப்பிக்கிறது.

எப்போதும் சிக்மா யூனிட் தனியாகவே பிரிந்த நிலையிலேயே இருக்கும்.தேவைப்படும்போது மட்டுமே அது மைய நொதியுடன் இணைந்து அதை இயங்க வைக்கும்.

மைய நொதியில் β, மற்றும் β'' இரண்டும் பெரிய அமைப்புகள் ஆகும்.

பொதுவாக நகலெடுத்தல் வேகம் பற்றி மேலிட்டாற்போல் சொல்வதாக இருந்தால்  ஒரு நொடிக்கு 40 நியூக்ளியோடைடுகள் வரை நகலெடுப்பு இருக்கும்.

ஜீன் நகலெடுத்தல் (TRANSCRIPTION (Prokaryotes):-

1.தொடக்கம் -Initiation 

2.நீட்டல்       -Elongation 

3.முடித்தல் -Termination 

பொதுவாக நகலெடுப்பு என்பது மொத்த குரோசோமுக்கோ அல்லது மொத்த DNA க்கோ பொருந்தாது. ப்ரோகேரியோட் அல்லது பாக்டீரியாவை பொறுத்தவரை நகலெடுப்பு என்பது ஒரு சில ஜீன்கள்  என்ற DNA வின் குறிப்பிட்ட ஒரு சில பகுதிகளில் மட்டுமே நடைபெறும்.

நகலெடுப்பு நடைபெற மூன்று முக்கிய பொருட்கள் தேவை 

1.வார்ப்புரு -Template 

2.பொருள் -Substrate 

3.நொதி -Enzyme 

வார்ப்புரு என்பது அந்த குறிப்பிட்ட ஜீன் அடங்கிய DNA இழை ஆகும். பொதுவாக DNA  இரட்டை இழைகள் முறுக்கி  நூலேணிபோல் ஒன்றுடன் ஒன்று திருகு சுழல் (Helix) வடிவில் பின்னிக்கொண்டிருக்கும். இவற்றை மேல் கீழ் நேரிழைகளாக பிரித்து கீழ் இழையை மட்டும் வார்புருவாக கொண்டு mRNA நகலெடுக்கப்படும்.

இதை கீழ் கண்டவாறு விளக்கலாம் 

படம்-3

மேலே உள்ள படத்தில் உள்ளது போல் mRNA, கீழ் இழையை வார்புருவாக வைத்து மேலிருந்து கீழ் நோக்கி (5'-3') காப்பி எடுக்கப்படுகிறது.முழு mRNA ஆக அது வெளியே வரும்பொழுது அதன் அமைப்பு DNA யின் மேல் இழையை ஒத்து மேலிருந்து கீழ்நோக்கி (5'-3') ஆக இருக்கும் -பார்க்க படம்-2.

பொருட்கள் என்பவை,

ATP-அடினோசின் திரி பாஸ்பேட் 

GTP-குவானோஸின் திரி பாஸ்பேட் 

CTP-சைட்டோஸின் திரி பாஸ்பேட் 

UTP-யூரிடின் திரி பாஸ்பேட் 

 மேலே சொன்னவை அனைத்தும் RNA நியூக்ளியோசைடு திரி பாஸ்பேட்டுகள் ஆகும். இவை அனைத்தும் A (Adenosin),G (Guanine), C (Cyosine) U (Uracil) RNA நியூக்ளியோடைடுகள் ஆகும். இவை மூன்று மூன்றாக இணைந்து கோடோன்களாக இருக்கின்றன. உதாரணமாக AUG என்பது ஒரு கோடோன்.இவ்வாறு 64 கோடோன்கள் ஒவ்வொரு ஜீனிலும் இருக்கின்றன 

நொதி என்பது RNAP  ஆகும்.

காப்பியெடுத்தல் -Transcription :-

முதலில் சிக்மா காரணி RNAP  யுடன் இணைந்து அதை இயங்க வைக்கும்.

படம் -2அ 

இரண்டு α-கிளை யூனிட்டுகளில் α-1 கிளை யூனிட் RNAP அமைப்பை நிலைப்படுத்துகிறது. α-2 கிளை யூனிட் DNA இழையுடன் ஒரு ஒட்டுதலை ஏற்படுத்துகிறது. ஒமேகா கிளை யூனிட்டும் RNAP யின் கட்டுக்கோப்பான அமைப்பை நிலைநிறுத்துகிறது.

சிக்மா காரணி DNA இழையின் ஜீன் பகுதியை (Promoter) கணிக்க உதவுகிறது.

(படம் -4) 

படம்-4

முதலில் பிரிக்கப்பட்ட DNA இழைகளில் கோடிங் இழையான மேல் இழையில் T T G A C A என்ற நியூக்ளியோடிடுகள் பகுதி ஆரம்பப்பகுதியிலிருந்து 35 நியூக்ளியோடைடுகள் தள்ளி ஒரு தூண்டி பகுதியாகவும்    அதற்கு முன்பாக T A T A A T என்று ஜீனின் 1-வது நியூக்ளியோடைட்டிலிருந்து 10 நியூக்ளியோடைடு தள்ளி ஒரு தூண்டி பகுதியும் அமைந்திருக்கின்றன. இவற்றிற்கு இடையில்தான் தூண்டி (promoter)இருக்கிறது. அங்கிருந்தது தான் நகலெடுப்பை  RNAP துவங்கவேண்டும்.அந்த இடத்தை துல்லியமாக காட்டுவது சிக்மா காரணியாகும். படம்-5

படம்-5

நகலெடுப்பு துவக்கம் -Transcription-Initiation:-

இதை மூன்று வகையாக பிரிக்கலாம்.

1.மூடிய நிலை -Closed complex

2.திறந்த நிலை-Open Complex

3.துவக்க முடிவு நிலை -Abortive Initiation

படம் -6

மேலே படம்-6 இல் கண்டபடி RNAP சிக்மா காரணியுடன் DNA இழைகளில் தூண்டிப் பகுதியில் அமர்ந்துவிட்டது.இருப்பினும் இன்னும் DNA இழைகளை இன்னும் அது தனித்தனியாக பிரிக்கவில்லை. எனவே இது மூடிய நிலை ஆகும் (படம்-6)

படம்-7

இதன் பிறகு RNAP DNA இழைபின்னலை மேல் இழை கீழ் இழை என்று திறந்து ஒரு குமிழ் போல் பிரிக்கிறது.இதற்கு காப்பி எடுக்கும் குமிழ் என்று பெயர்.  மேலும் இந்த நிலை திறந்த நிலை (படம்-7) ஆகும். இந்த நிலையில் சிக்மா காரணி இன்னும் RNAP யுடன்  ஒட்டிக்கொன்டு இருப்பதால் RNAP மேலும் நகர முடியாமல் ஒரு சிறிய குட்டையான mRNA யை உருவாக்கும்.

இதன் பிறகு சிக்மா காரணி RNAP யை விட்டு படம்-7 இல் கண்டதுபோல் பிரிந்துவிடும். இந்த நிலைதான் துவக்க முடிவு நிலை (Abortive Initiation) ஆகும்.

நீட்டல் நிலை (Transcription Elongation):

இதன் பிறகு நீட்டல் நிலை ஆரம்பமாகிறது. இந்த நிலையுடன் RNAP மேலிருந்து கீழ்நோக்கி நகர்ந்து ஒவ்வொரு நியூக்ளியோடைடு கோடோன்களாக நகலெடுத்து மேலிருந்து கீழாக (5'-3') mRNA  உருவாக்கி நீட்டிகொண்டே போகும். குறைந்த பட்சம் 7 கோடோன்களாவது 

(21 நியூக்ளியோடைடுகள்)நகலாகும்   அளவு mRNA நீண்டுகொண்டு வெளியாகும்.

காப்பி எடுத்தல் முடிவு நிலை (Transcription Termination):-

படம்-8

மேலே உள்ள படம்-8 இலிருந்து காப்பி எடுத்தல் முடிவு நிலை தொடங்குகிறது.இது பல காரணங்களால் பல நிலைகளில் தாமதமாகலாம்.ஆயினும் அதை நாம் இங்கு எளிமை கருதி கணக்கில் கொள்ளவில்லை.

காபி எடுத்தல் முடிவு நிலை இரு வகை பொறிமுறைகளை கொண்டது.இரண்டும் ஒன்றுடன் ஒன்று தொடர்புடையவை ஆகையால் பெரும்பாலும் இரண்டும் ஒன்றன் பின் ஒன்றாய் நடைபெறலாம். அல்லது சில சமயம் ஏதாவது ஒன்றுடன் காப்பி எடுத்தல் நிறைவுறலாம்.

1.உள்ளார்ந்த பொறி முறையில் காப்பியெடுத்தல் நிறைவுறல் 

இதற்கு Intrinsic Transcription Termination என்றும் சொல்லலாம்.

படம்-8அ 

படம்-8-ஆ 

இந்த முறையில் வெளி புரத காரணிகள் எதுவும் பங்கெடுக்காது.DNA மற்றும் mRNA இல் கடைசியில் இருக்கும் நியூக்ளியோடைடு வரிசைகள் இம்முறையை தீர்மானிக்கும்.மேலே படம் 8-அ 3,4,5 படங்களை கவனிக்கவும்.

3-ல் mRNA யில் C-C-C-C மிகுந்த ஒரு வரிசை உண்டாகி இருப்பதை கவனிக்கவும். அதே போல் அதே mRNA யில் RNAP கு கீழ் புறம் G-G-G-G அதிகமுள்ள வரிசை இருப்பதையும் கவனிக்கவும்.C -சைட்டோசின் ஒரு பிரமிடின் ஆகும். G-குவானின் ஒரு பியூரின் ஆகும்.இரண்டும் ஒன்றை ஒன்று கனமான முப்பிணைப்புகளுடன் (C☰G) ஈர்த்துக்கொள்பவை.இவை இப்படி ஈர்த்து கொள்வதால் RNAP க்கு கீழ்ப்பாக்கம் mRNA ஒரு ஹேர் பின் போல் வளைந்த்து கொள்ளும் (படம்:8அ-4).

இதன் பிறகு RNAP க்கு மேல்புறம் mRNA யில் உண்டாகும் U-U-U-U வரிசையும் அதற்கு பொருத்தமாக DNA கீழ் இழையில் உண்டாகும் A-A-A-A வரிசையும் மிகவும் பலகீனமாக இரட்டை பிணைப்புகளாக (U 〓A ) ஒன்றை ஒன்று ஈர்த்துக்கொள்பவை.எனவே mRNA ,RNAP +DNA கூட்டிலிருந்து மிக எளிதாக கழன்று வெளியே வந்துவிடும் 

(படம்-8அ-5)

Rho(ρ) நொதியின் உதவியுடன் காப்பி எடுத்தல் நிறைவுறல் :-

இதை Rho (ρ) Protein Dependent Termination என்பர்.

படம் 8-ஆ- வில்  mRNA யில் ஹேர் பின் வளைவை ஒட்டி மேல்புறம் இருக்கும் ρ-புரதம் ,RNAP, Stop-codon-இல் நின்றவுடன் வேகமாக அதை நோக்கி சுழன்றபடி சென்று mRNA யை அங்கிருந்து கழற்றி விடுவதை காணலாம்.

mRNA, RNAP + DNA அமைப்பிலிருந்து கழன்றவுடன் Transcription என்ற காப்பியெடுத்தல் நிறைவுறும்.

நுண்ணுயிர் அணுக்களில் புரதம் தயாராதல் -மூலக்கூறு உயிரியல் -3-2-Translation-என்ற புரதம் தயாரித்தல் இங்கு க்ளிக் செய்யவும் -தொடரும்